活性炭结构对甲烷吸附性能关系的研究
目前天然气（Na,Natural Gas）被认为是一种理想的清洁能源。由于天然气资源的蕴藏丰富，价格比石油更便宜，燃烧排放物对大气污染相对轻，所以其作为汽车的一种代用染料受到越来越多的重视和推广。
然而天然气具有热值较低、远距离运输不便的缺点，限制天然气的大规模应用，于是人们开发出了高压压缩储存天然气（CNG）的方法。但是这种方法投资较高，而且高压设备还隐藏着一些不安全因素。相比之下，在压缩储罐中装入吸附剂，在较低压力下吸附储存天然气（ANG）的方法具有较高的可行性及实用性。选择合适的吸附剂是吸附储存天然气技术得以大规模应用最关键的一步。
活性炭由于具有比表面积高、孔径分布集中等特点，成为吸附储存天然气的优选材料。
本文针对活性炭对天然气的主要成分甲烷的吸储展开研究，探索活性炭对甲烷吸储的特征和技术难点。考察活性炭微孔比例、比表面积、堆积密度和活性炭成型、吸储体系的充放气快慢和体系存储压力对甲烷吸储的影响。
1 实验
1.1原料
实验采用99.9%的甲烷气体。吸附材料活性炭试样种类如表1所示。A1与A2，C1与C2由同种原料制备，一种为成型，一种为粉体。D1、D2分别是用水蒸气物理法和化学法自制的高比表面积活性炭。
1.2仪器设备
空隙比表面仪（SSA-4200)：北京彼奥德电子技术有限公司；高压吸附罐：福州克雷斯实验设备有限公司。活性炭对甲烷吸附量的体积测试装置和重量测试装备：实验室自制。
1.3实验步骤
吸附性能测试：用实验室自制装置测试活性炭对甲烷的吸附量（质量和体积）。
2 结果与讨论
2.1比表面积对吸储的影响
将表1中的活性炭在120℃、0.06Pa下真空干燥后，在3.5MPa下进行甲烷吸附的相关实验。将所得结果绘成活性炭的比表面积与对应的质量吸附比和体积吸附比的关系图，如图1所示。
Perrin等研究了活性炭在25℃，3.5MPa下对甲烷的吸附量与活性炭比表面积的关系。从图1（a）知，比表面积在2500㎡/g以上时，活性炭的质量吸附量都能达到0.28g/g以上。图中D m活性炭的质量吸附量明显下降，原因是成型后微孔相当部分被堵塞，堆积密度增大，使得吸附量下降。
成型的C1、D m都比对应的C2、D2的质量吸附量低，但A1却比A2要高，说明如果成型控制得好，再进行第2次适度的活化，可以在增加堆积密度的同时降低大中孔比例，同时相应地提高微孔比例，使得A1活性炭单位质量的比表面积增加，从而质量吸附量得到一定的提升。
一般比表面积大，体积吸附量和质量吸附量都大，但体积吸附比和质量吸附比却不一定和比表面积成正比关系。由图1（b）可知，A2和C2比表面积都很大，但体积吸附比和有效体积吸附比都比对应的A1、C1低。这是因为A1和C1成型了，它们堆积密度增加，单位质量的活性炭对应的体积减小，所以体积吸附比会大幅上升。D m的体积吸附比只比D2高一点，而有效体积比还比D2低，说明D m的成型不是很成功，堆积密度增加不大，可能原因是成型破坏了大量的微孔。
2.2 微孔比例对吸储的影响
为了提高甲烷吸储能量的密度，要求制备并利用活性炭高度发达的微孔结构。Matranga 等利用蒙特卡罗计算方法，模拟出25℃、3.5MPa下，甲烷吸附最适宜的狭缝孔径为1.1nm 左右。但实际测试结果表明：微孔比例与体积吸附性能、质量吸附性能都不一定成严格的线性单调趋势，如图2和图3。这是因为微孔数和微孔比例、堆积密度等都与体积吸附或质量吸附存在复杂的关联，这几种因素又相互制约影响，所以不会呈现简单的线性关系。
2
.3堆
积密
度对
吸储
的影响
在实际情况下，甲烷以吸附态和压缩态存储在储存罐里。为了降低储罐压力，要求甲烷尽可能是吸附态时才能降低储罐体系的压力，从而获得很高储存密度。表2是活性炭试样的结构及对甲烷吸附性能的测试结果。
由表2可知，A1与A2的堆积密度很接近，质量吸附比和有效质量吸附比都相差不大，但A1与A2的体积吸附比和有效体积吸附比分别是150.7/146.6和99.8/97.9，相差50%。也就是说A1的堆积密度虽然仅比A2大0.09g/ml，却使得A1的体积吸附比A2大了50%左右。这是因为活性炭的密度增加，吸附剂的体积就会下降，在气体吸附量一定的情况下，实际上就提高了活性炭的体积吸附比。一般来讲对于同种高性能的活性炭，其堆积密度越大，对应的质量吸附比就越小，而体积吸附就越大。
此外，A1、A2与C1、C2两组活性炭的比表面积差不多，质量吸附量相近。C1与C2的质量吸附量和体积吸附量都比A1与A2小了很多，C1与C2的堆积密度有0.08g/ml的差距，但两者的体积吸附比相差30%左右，而A1与A2得堆积密度虽只差0.09g/ml，但A1与A2的体积吸附比却有50%的差距，远大于C1与C2。说明活性炭吸附量越大，在同样的堆积密度的差值下，对应的体积吸附量也就越大。
D m比D2的堆积密度虽然也相差0.07g/ml，对应的体积吸附比却几乎相差不大，再次证明了成型时如果起了吸附作用的微孔被破坏，体积吸附比会极大减小。
2.4
样品成型
对吸储的
影响
吸附
天然气需要保证活性炭具有丰富的微孔和适合的孔结构比例才能达到最大的吸附能力，在实际的天然气汽车（NGV）应用中，吸附罐里活性炭的堆积密度对吸附能力由很大影响，把活性炭进行成型处理是一种很好的提高堆积密度的方法。用过的活性炭可以循环使用，多次循环后就必须活化后才能继续使用。本文实验确定用活性炭反复吸附脱附后，当体积吸附量小于初始值得60%时的次数，为该种活性炭的循环次数。活性炭的使用性能的可靠性用循环次数来表示。
实验中对比观察C1和C2，A1和A2，D2和D m；3组活性炭吸附性能，其结果如表3。
从表3中可明显看出，成型后的比表面积一般要小于成型前，但A1却比A2大，这是因为成型后又再次造孔活化了，重复活化使得A1的比表面积比A2也大一些。一般成型后的微孔比都远大于成型前。成型后的体积吸附量和体积吸附比都大幅提高了，而高体积吸附比在实际应用中意义是很大的。
2.5 充放速率和吸储压力对吸储的影响
甲烷在活性炭上吸附和脱附时，会有吸热和放热的热效应。选用吸附性能最好的A1活性炭，对系统加压、放气限时调节，分别用本文的质量法和体积法进行实验。当在限定时间内体系达到指定压力3.5MPa时，立即关闭气阀；放气时快速开阀，由3.5MPa限时至0.1MPa （最快可10s内至0.1MPa），记录得出的实验结果，如图4所示。
从图4（a）中可以看出快速充放气，活
性炭的总质量吸附量和有效吸附量都很小，几
乎只有慢充50s后吸附量的75%。由15s延
长至45s的阶段，活性炭的吸附量上升很快，
总吸附量由10.1g到15.1g，有效吸附量由
8.1g到14.0g（吸附剂40g）。在图4（a）
中，上面的线为总吸附值，减去下面的线的有
效吸附值，得到的是体系内滞留的气体值。从
两根线的中间区域宽度可以看出，随着时间的
延长，中间宽度变窄，说明其滞留气也下降，
从而表明体系的总的吸附性能和吸附比随充放气变缓而得到了很大提升。
从图4（b）中可以看出快速充放气，A1活性炭总体积吸附量和有效体积吸附值都很小。总吸附值15s时为5198.2ml，有效吸附值为4492.2ml。然而延长操作到45s的时候，活性炭的吸附量上升的很快，总体积吸附量为7797.2ml，有效体积吸附量为7584.9ml。图4（b）中，两条线间宽度随着时间的延长也和图4（a）一样变窄，说明其滞留气的体积也在减少，从而也很直观的说明体系的总的吸附性能得到了很大提高。
活性炭对甲烷的吸附与存储罐的压力密切相关。活性炭对甲烷吸附的优越性在于可在低压条件下达到高压的存储能力。活性炭的储气能力随体系的压力变化而变化。对3种性能最好的活性炭A1，C1和D2在25℃下在不同压力下进行吸附测试。测试的结果如图5。
在图5中，压力较小时A1、C1和D2,3种活性炭的甲烷体积吸附比都随压力升高而快速增加，0.5MPa到3MPa时，体积吸附比急速上升，在压力增至3.5MPa时增速放慢，3.5MPa 后的吸附比增加得十分缓慢，曲线趋于平坦。再往后进一步提高压力时，吸附已接近饱和，吸附比增加变得十分缓慢。图五中三条吸附线形状类似，都属于Brunauer分类中的I类等温吸附线类型。从图5可知，使用3.5MPa的压力最合适，过高压力会使能耗过大，会使实际应用的经济意义下降。压力过低时，吸附比下降过低，这使吸附能量密度过低，ANG的实用性会下降。所以综合考虑，3.5MPa下活性炭吸附性能最好。
3 结论
（1）实验考察了活性炭的比表面积、微孔比例、堆积密度、样品成型等因素对吸附性能的影响。结果表明，活性炭的吸附性能与比表面积、孔结构和堆积密度中的任何一个指标都没有绝对的规律性变化，只能确定微孔在对甲烷的吸附过程中是起主导作用的。
（2）活性炭的成型工艺能改变活性炭的微孔结构比例，从而能较大程度上改变吸附性能。但要达到良好的成型效果却又需要反复的实践来累积技术，如D m的成型效果就没有A1和C1好。
（3）在其他条件不变的情况下，吸储系统的充放速率和吸储压力都对活性炭吸附量影响较大。体系充放时间越长，有效吸附量就越多，对本实验的体积吸附法系统的罐体，充放气时间控制在45s比较合适。吸附量与吸储压力成正比，但压力超过3.5MPa后，吸附量增量变得很小，所以吸储体系压力位3.5MPa最合适。
活性炭吸附箱工作原理及 参数 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
活性炭吸附箱工作原理及参数 一、活性炭吸附箱简介 活性炭是一种很细小的炭粒,有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管.这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,所以能与气体(杂质)充分接触,当这些气体(杂质)碰到毛细管就被吸附,起净化作用。活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中。活性炭吸附法主要用于低浓度气态污染物的脱除。 二、活性炭吸附箱原理 当废气由风机提供动力，负压进入吸附箱后进入活性炭吸附层，由于活性炭吸附剂表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当活性炭吸附剂的表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在活性炭表面，此现象称为吸附。利用活性炭吸附剂表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性活性炭吸附剂相接触，废气中的污染物被吸附在活性炭表面上，使其与气体混合物分离，净化后的气体高空排放。活性炭吸附箱是一种干式废气处理设备，由箱体和填装在箱体内的吸附单元组成。三、活性炭吸附箱的使用范围 活性炭吸附箱主要用于大风量低浓度的有机废气处理；活性炭吸附剂可处理净化多种有机和无机污染物：苯类、酮类、醇类、醚类、烷类及其混合类有机废气、酸性废气、碱性废气；主要用于制药、冶炼、化工、机械、电子、电器、涂装、制鞋、橡胶、塑料、印刷及环保脱硫、除臭和各种工业生产车间产生的有害废气的净化处理。 四、性能特点 1、吸附效率高,能力强； 2、能够同时处理多种混合有机废气；净化效率≥95%； 3、设备构造紧凑，占地面积小，维护管理简单，运转成本低廉； 4、采用自动化控制运转设计，操作简易、安全； 5、全密闭型，室内外皆可使用。 五、设备的选用 吸附塔从性能上分：高效型、标准型和经济型。 吸附塔从材质上分：PVC、FRP/PVC、镀锌钢板和304不锈钢。
废气处理方案 无锡德尔迅实验设备有限公司 2018年5月14日 第一章概述 一、概况 业主实验室工作过程中有酸性废气、有机废气散发，这些气体影响了员工的工作环境和周边地区的居住环境，因此不能直排而污染大气层，为了改善这种状况，气体排放达到国家环保标准，该公司拟针对挥发性废气进行净化处理。 无锡德尔迅实验设备有限公司提供废气处理方案，供贵公司审核、选用。 （1）活性炭处理箱（抽屉式）尺寸：L3600*W1500*H1600（外径尺寸） （2）处理风量：23000≈30000风量、 （3）排放标准：处理完可以达到80%≈90% （4）可接受废气浓度90%以上 1、本项工程技术方案按废气挥发状况设计废气处理系统，同时对废气处理系统的设备和材料作选型。 2、合理性：全面规划，合理建设，统筹安排，充分考虑利用设施，使设施与格局和谐共存。根据技术成熟、经济合理的原则进行总体设计和单元设备设计，并充分注意节能，力求减少动力消耗，以节约能源，降低处理成本及运行费用。既要体现技术发展水平，又要脚踏实地立足厂情。 3、可靠性：采用技术可靠成熟的工艺；工程设计合理并留有余量；充分设置调节措施，工艺调节措施和配套措施；采用运行稳定可靠的设备，效率高，管理方便，维护维修工作量少；充分考虑冬季低温等各种不利因素下的系统稳定运行要求，设置必要的监控仪表，运行管理应结合实际，运行自动化，减少人为操作失误。监控仪表和自动化设备应维修维护方便。确保废气处理装置的稳定性和可靠性。 4、经济性：针对所有废气的特点和处理要求，进行各种高效处理设施的优化组合，以达到占地面积少、适用性强的目的，专用设备的选型进行充分比选，达到性能价格比的最优化，在保证质量和安全可靠的前提下，尽量降低系统造价和运行管理费用。充分发挥项目的社会效益、环境效益和
活性炭吸附塔是处理有机废气、臭味处理效果最好的净化设备。活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质等的措施。大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果.活性炭吸附作为深度净化工艺，经常用于废水的末级处理，也可用于长产用水、生活用水的纯化处理。当粉尘和颗粒物比较多时，活性炭吸附装置可同时和水帘机和水喷淋塔和UV等离子一起使用，达到废气净化达标排放。 工作原理 活性炭吸附装置主要由活性炭层和承托层组成。活性炭具有发达废气处理粉尘处理噪音处理
的空隙，比表面积大，具有很高的吸附能力。正是由于活性炭的这种特性，它在水的深度处理中被广泛应用，如生活给水，污水后段的（净水）深度处理等。 含尘气体由风机提供动力，正压或负压进入塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入设备排尘系统，净化气体高空达标排放。 1.吸附效率高，吸附容量大，适用面广 2.维护方便，无技术要求 3.比表面积大，良好的选择性吸附 4.活性炭具有来源广泛价格低廉等特点 5.吸附效率高,能力强 6.操作简易、安全 活性炭使用一段时间后，吸附了大量的吸附质，逐步趋向饱和，丧失了工作能力，严重时将穿透滤层，因此应进行活性炭的再生或更换。 鹤壁市隆盛环保矿山设备有限公司(以下简称“隆盛环保”）于2011年11月成立，企业类型为有限责任公司，注册资金1200万元，公司注册地址：鹤壁市淇滨区金山工业园区创业路路南。隆盛环保是废气处理粉尘处理噪音处理
影响活性炭吸附性能的因素 在水处理中,活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关,去除率在 20%~80%之间, 。 1 . 活性炭的结构及特性 活性炭的孔径、空容分布及比表面积影响吸附容量。因活性炭吸附有机物主要在微孔中进行, 微孔所占空容和表面积的比例愈大,吸附容量愈大。 由于活性炭表面带微弱的电荷, 水中极性溶质竞争活性炭表面的活性位置, 导致活性炭对非极性溶质的吸附量降低,而对某些金属离子产生离子交换吸附或络合反应。 2 . 被吸附有机物的性质 a. 分子结构和表面张力 芳香族有机物比脂肪族有机物更易被活性炭吸附; 越是能降低溶液表面张力的有机物越容易被活性炭吸附。 b. 有机物的分子量 一般水中有机物的分子量增加, 吸附量也增加。但也有出现随分子量的增大, 吸附速度降低的现象。当活性炭微孔大小为有机物分子的 3~6时能够有效地吸附,由于分子筛的作用而使扩散阻力增加,吸附速度就降低。 c. 有机物的溶解度 活性炭在本质上是一种疏水性物质, 因此被吸附有机物的疏水性愈强愈易被吸附。因此, 在水中溶解度愈小的有机物愈易被活性炭吸附。 3 . 影响活性炭吸附的因素 a. 水中有机物的浓度
大多数的有机物在浓度和吸附量之间存在特定的关系, 而且一般是浓度增加吸附量按指数关系增加。 b. 温度和共存物质 活性炭对水中有机物的吸附, 温度的影响可以忽略不计。一般天然水中存在的无机离子对活性炭吸附有机物也几乎没有影响。但汞、铬、铁等金属离子含量较高时,则可能因为在活性炭表面起化学反应并生成沉淀、积累在炭粒内,使活性炭的孔径变小,影响活性炭的吸附效果。 c. 接触时间 因为吸附是液相中的吸附质向固相表面的一个转移过程, 所以吸附质与吸附剂之间需要一定的接触时间,才能使吸附剂发挥最大的吸附能力。在水处理量一定的情况下,增加接触时间,意味着增加水处理设备或增大水处理设备, 而且接触时间太长时, 吸附量的增加并不明显。因此, 一般设计时接触时间约 20~30分钟。 d. pH值 在多数情况下, 先把水的 pH 值降低到 2~3, 然后再进行活性炭吸附往往可以提高有机物的去除率。这是因为水中的有机酸在低 pH 值下电离的比例较小, 为活性炭提供了容易吸附的条件。
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：
上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http:
活性炭 1、活性炭基本介绍 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。 2、活性炭净水原理 活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与杂质充分接触。这些杂质碰到毛细管被吸附，起净化作用。 3、活性炭的要求 好的净水机净水器使用的活性炭必须具有吸附容量大、使用寿命长、机械强度高、灰份低、易冲洗、出水水质好等特点，它不但能除去异臭、异味、提高色度，而且对水中的各种有毒有害物质如： 氯、酚、汞、铅、砷、氯化物、洗涤剂、农药、化肥等污染物具有很高的去除率。 具体主要技术指标如下： 1、粒度（10—24目2.0—0.8 mm）： ≥95% ； 说明： 通常来说，颗粒越小的活性炭，比外表积越大，也就是吸附效果越好，但是颗粒越小，损耗也会越大，粉尘也会越多。 2、碘吸附值： ≥1000 mg / g ；
一般来说碘吸附值越高，活性炭的吸附能力越强 3、比表面积：1000---1200 m2/ g ； 说明： 若取1克活性炭，将里面所有的孔壁都展开成一个平面，这个面积将达到1000平方米（既比表面积为1000g/m2）！影响活性炭吸附性的主要因素就取决于内部孔隙结构的发达程度。（及比表面积越大，活性炭的吸附效果越好）。 4、xx脱色力： ≥10 ml/g； 说明： 除色能力。 5、耐磨强度： ≥95% ； 说明： 即耐磨损或抗磨擦的性能；强度越高，活性炭性能越好。 6、干燥减量： ≤10% ； 说明： 干燥减量及指水分，此值越低，活性炭质量越好。 7、灼烧残渣： ≤3% ；
科文环境科技有限公司 计算书 工程名称: 活性炭吸附塔 2016 年 5 月13 日
活性炭吸附塔 1、设计风量：Q＝20000m3/h＝5.56m3/s 。 2、参数设计要求： ①管道风速：V1＝10~20m/s， ②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：V2＝0.8~1.2m/s ， ③过滤风速：V3＝0.2~0.6m/s ， ④过滤停留时间：T1＝0.2~2s ， ⑤碳层厚度：h＝0.2~0.5m ， ⑥碳层间距：0.3~0.5m 。活性炭颗粒性质： 平均直径d p =0.003m，表观密度ρs =670kg/ m3，堆积密度ρ B =470 kg/ m3 孔隙率0.5~0.75 ，取0.75 3、（1）管道直径d取0.8m，则管道截面积A1=0.50m2 则管道流速 V1=5.56÷0.50=11.12m/s ，满足设计要求。 （2）取炭体宽度B=2.2m，塔体高度H=2.5m， 则空塔风速V2=5.56÷2.2 ÷2.5=1.01m/s ，满足设计要求。 （3）炭层长度L1取4.3 m，2 层炭体， 则过滤风速V3=5.56÷2.2÷4.3÷2÷0.75=0.392m/s ，满足设计要求4）取炭层厚度为0.35m，炭层间距取0.5m， 则过滤停留时间T1=0.35 ÷0.392=0.89s ，满足设计要求 5）塔体进出口与炭层距离取0.1m，则塔体主体长度L'=4.3+0.2=4.5m 则塔体长度L=4.5+0.73 ×2=5.96m 4 、考虑安装的实际情况：塔体尺寸L×B×H＝6m×2.2m×2.5m =0.73m 两端缩口长0.8 2
1前言 据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108m3，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。 2活性炭 活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。 2.1活性炭的分类 在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。 粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。 颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。 2.2活性炭吸附 活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
2.3影响活性炭吸附的因素 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。 活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。 污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3活性炭在污水处理中的应用 由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。 3.1活性炭处理含铬废水 铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。 活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr(Ⅵ).活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(-OH)、羧基(-COOH)等，它们都有静电吸附功能，对Cr(Ⅵ)产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr(Ⅵ)，吸附后的废水可达到国家排放标准。
精心整理 活性炭吸附塔计算书 活性炭吸附塔 1、设计风量：Q＝20000m3/h＝5.56m3/s。 2、参数设计要求： ①管道风速：V1＝10~20m/s， ②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：V2＝0.8~1.2m/s， 3、（1 （2 （3 （4 （5 ? ? ?? 则塔体长度L=4.5+0.73×2=5.96m 4、考虑安装的实际情况：塔体尺寸L×B×H＝6m×2.2m×2.5m 活性炭吸附塔 1、设计风量：Q＝20000m3/h＝5.56m3/s。 2、参数设计要求： ①管道风速：V1＝10~20m/s，
②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：V 2＝0.8~1.2m/s ， ③过滤风速：V 3＝0.2~0.6m/s ， ④过滤停留时间：T 1＝0.2~2s ， ⑤碳层厚度：h ＝0.2~0.5m ， ⑥碳层间距：0.3~0.5m 。 活性炭颗粒性质： 平均直径d p =0.003m ，表观密度ρs =670kg/3m ，堆积密度ρB =470kg/3m 3、（12 （2（3 X=aSLρb a S L V=Wd CQt 式中：C―Q―t―W―V=sp v =1000 =20m 污染物每小时的排放量：（取污染物100mg/m 3） ρ0＝100×20000×106-＝2.0kg/h 假设吸附塔吸附效率为90%，则达标排放时需要吸附总的污染物的量为： 2.0×90%＝1.8kg/h t ＝CQ VWd ×109-＝910200001008.0%1020????＝800h 则在吸附作用时间内的吸附量：
X=1.8×800＝1440㎏ 根据X=aSL b ρ得： L ＝ b aS X ρ 根据活性炭的吸附能力，设静活度为16kg 甲苯/100kg 活性炭 所以，L ＝470 5.51 6.01440??＝3.48m 吸附剂的用量M ： M=LSρb V V '1、2、L （1ρd 为风管直径，m 。 （2）摩擦阻力系数λ，按下式计算： 式中：K 为风管内壁的绝对粗糙度，m ，取0.15×10-3m 。 Re 为雷诺数，νVd Re =，ν为运动黏度，m 2/s ，取ν=15.06×10-6m 2/s 。 （下列近似公式适用于内壁绝对粗糙度K=0.15×10-3m 的钢板风管： λ=0.0175d -0.21V -0.075 m p ?=1.05×10-2d -1.21V 1.925）
科文环境科技有限公司计算书 工程名称: 活性炭吸附塔 : 工程代号 艺业: 工专 : 算计 : 对校 : 审核
2016年5月13日 活性炭吸附塔33 /s5.56m1、设计风量：Q＝20000m。/h＝2、参数设计要求：V ＝10~20m/s，①管道风速：1，＝0.8~1.2m/sV②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：2，＝0.2~0.6m/s③过滤风速：V3，＝0.2~2s④过滤停留时间：T1，＝0.2~0.5m⑤碳层厚度：h 。⑥碳层间距：0.3~0.5m 活性炭颗粒性质：33mm，堆积密度ρ=470 kg/ 平均直径d=0.003m，表观密度ρ=670kg/ B s p 0.75 0.5~0.75，取孔隙率2 0.8m）管道直径d取，则管道截面积A=0.50m3、（11，满足设计要求。则管道流速V=5.56÷0.50=11.12m/s 1，2）取炭体宽度 B=2.2m，塔体高度H=2.5m （V=5.56÷2.2÷2.5=1.01m/s，满足设计要求。 则空塔风速2 m，2层炭体，3 （）炭层长度L取4.31，满足设计要求。2÷0.75=0.392m/s则过滤风速V=5.56÷2.2÷4.3÷3 0.5m，，炭层间距取（4）取炭层厚度为0.35m 0.392=0.89s，满足设计要求。则过滤停留时间T=0.35÷1 L'=4.3+0.2=4.5m （5）塔体进出口与炭层距离取0.1m，则塔体主体长度????22223d3H2.25?2.B0.8?????= 两端缩口长L”= =0.73m -- ????323222????则塔体长度L=4.5+0.73×2=5.96m 4、考虑安装的实际情况：塔体尺寸L×B×H＝6m×2.2m×2.5m 活性炭吸附塔 33/s。5.56m20000m /h＝1、设计风量：Q＝2、参数设计要求： ①管道风速：V＝10~20m/s，1②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：V＝0.8~1.2m/s，2③过滤风速：V＝0.2~0.6m/s，3④过滤停留时间：T＝0.2~2s，1⑤碳层厚度：h＝0.2~0.5m， ⑥碳层间距：0.3~0.5m。 活性炭颗粒性质： 33mm，堆积密度d=0.003m，表观密度ρ=670kg/ρ=470 kg/平均直径p B s 2 =0.50m0.8m，则管道截面积A、（1）管道直径d取31则管道流速V=5.56
在无检测设备的情况下如何简单识别活性炭吸附值的高低 1、直接看厂家提供的指标。活性炭常用吸附指标主要有：碘吸附值、四氯化碳（CTC）吸附值、亚甲蓝吸附值，碘吸附值用来表示活性炭对液体物质的吸附能力，四氯化碳吸附值用来表示活性炭对气体物质的吸附能力，亚甲蓝吸附值是用来表示活性炭脱色能力的。这三种指标越高，表明活性炭的吸附能力越强。因此大家在购买活性炭时可根据自己的使用情况结合厂家提供的这些指标来选购适合自己用途的活性炭。 2、看体积：要提高活性炭的吸附性能，只有尽可能多地在活性炭上制造孔隙结构，孔隙越多，活性炭越酥松，相对密度也就会越轻，因此好的活性炭手感上会比较轻，在同等重量包装的情况下，性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多。 3、看气泡。将一小把活性炭投入水中，由于水的渗透作用，水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中，迫使孔隙中的空气排出，从而产生一连串的极为细小的气泡，在水中拉出一条细小的气泡线，同时会发出丝丝的气泡声，这种现象发生得越剧烈，持续时间越长，活性炭的吸附性就越好。 4、看脱色能力。活性炭吸附能力的另一个表现就是脱色能力，活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的神奇能力，这其实就是因为活性炭吸附了有色液体里的色素分子的原因造成的。正因为活性炭的这种特性，被广泛应用于制糖工业领域中红糖变白糖的生产过程中。取两只透明杯子，在一只杯子里放入纯净水，然后滴入一滴红墨水（这里可以用任何一种便于观察但不改变水的性质的色素都可以，例如蓝墨水、打印机彩色墨水，但不能使用墨汁和碳素墨水），搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中留作对比样。将活性炭放入有色水中，数量应达到水的一半或更多，这样效果会比较明显，静置10—20分钟后与对比水样进行对照，在同等条件下，脱色效果越强说明活性炭吸附性越好。
活性炭吸附塔 操 作 资 料 宁夏宇成蓝天环保输送设备有限公司 地址：宁夏银川市望远工业园区望银路 电话：0951-*******手机：187******** 目录
一、产品概述 (1) 1、设备工作原理 (1) 2、产品特点 (1) 3、技术参数 (2) 二、安装选型及要求 (3) 1、设备选型 (3) 2、安装要求 (3) 3、技术要求 (4) 三、设备的技术参数 (4) 四、设备操作说明 (5) 1系统开启 (5) 2系统关闭 (5) 五、故障原因与排除 (6) 六、设备保养事项 (7) 1、活性碳塔的压损增大的原因分析： (7) 2、活性碳及过滤网的更换 (7) 3、活性碳塔内的清理 (8) 六、安全注意事项 (8)
一、产品概述 活性炭过滤器又称之为活性炭除臭装置、活性炭吸附过滤器；活性炭过滤器是我公司生产的一种废气过滤吸附异味的环保设备装置，活性炭具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭过滤器用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理净化，其中在喷漆废气处理中应用最为广泛。 1、设备工作原理 有机废气气体由风机提供动力，正压或负压进入活性炭过滤器塔体，由于活性炭固体表面存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入设备排尘系统，净化气体高空达标排放。 2、产品特点 活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成分为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500~1000m^3/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量。 活性炭其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低、浓度越高、吸附量越大；反之，减压、升温有利气体的解吸。
活性炭的制备 1 活性炭的制备原料 (1) 2 活性炭的制备方法 (1) 3 煤基活性炭的制备方法 (2) 4 煤基活性炭中的粘结剂 (3) 1 活性炭的制备原料 活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件[22]。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素，活性炭可用各种类型的碳质材料来制备，来源非常广泛，大体可以分为以下几类： ①有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等； ②植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等； ③煤及煤的衍生物，如各种不同煤化度的煤及其混合物。 原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤（褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤）、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳，表面化学性质活泼，孔隙率高、比表面积大，其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面，德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作，并取得了一定成果。 2 活性炭的制备方法 活性炭的制备方法主要可以分为：碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。碳化法是将碳质原料置于惰性气氛中，以适当的热解条件得到碳化产品的方法。其基本原理是基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应，表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中，碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出，从而在半焦上留下孔隙。碳化法适用于高挥发分原料，是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5～15°C/min，碳化温度多在500～
如何分析活性炭吸附力的强弱 活性炭吸附力的强弱主要取决碘值，丁烷值，灰分，堆积重，亚甲蓝值等11项数值。 1.碘值 碘值是指活性炭在0.02N 12/KL水溶液中吸附的碘的量。碘值与直径大于10A 的孔隙表面积相关联。活性炭价格高碘值是判断的标准之一。 2.丁烷值 丁烷值是饱和空气与丁烷在特温度和特定的压力下通过炭床后，每单位重量的活性炭吸附的丁烷的。 3.灰分 活性炭的灰粉有两种一种是表面灰粉，另外一种是内在灰粉，平时说的活性炭的灰粉是指内在灰粉。 4.水分 水分是测量碳所含水的多少即活性炭中被吸附的水的重量的百分比。 5.硬度 硬度值是指颗粒活性炭在RO-TAP仪器中对钢球衰变运动的阻力。硬度是测量活性炭机械强度的指标。 6.四氯化碳 四氯化碳值是总孔容的指示器，是用饱和的零摄氏度的CCI4气流通过25度的炭床来测量的。 7.糖蜜值 糖蜜值是测量活性炭在沸腾糖蜜溶液的相对脱色能力的方法。糖蜜值被解读为孔直径大于28A的表面积。因为糖蜜是多组分的混合物，必须严格按照说明测试本参数。糖蜜值是用活性炭标样和要测试的活性炭的样品处理糖蜜液，通过计算过滤物的光学密度的比率而得。
8.堆积重 堆积重是测量特定量炭的质量的方法。通过逐渐把活性炭添加一个有刻度圆桶内至100cc，并测量其质量。该值被用于计算填充特定吸附装置所需活性炭数量。简单地说，堆积重是活性炭每单位体积的重量。 9.颗粒密度 颗粒密度是每单位体积颗粒炭的重量，不包括颗粒以及大于0.1mm裂隙间的空间。 10.亚甲蓝 亚甲蓝值是指1.0克炭与1.0 mg/升浓度的亚甲蓝溶液达到平衡状态时吸收的亚甲蓝的毫克数。 11.磨损值 磨损值是测量活性炭的耐磨阻力的指标。颗粒活性炭的磨损值说明颗粒在处理过程中降低颗粒的阻力。测定最终的颗粒平均直径与原始颗粒的平均直径的比率来计算的。
活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍--沈阳活性炭- 沈阳活性炭过滤器 作者：就是处理水来源：东北亚水网发布时间：2010-06-11 活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍--沈阳活性炭-沈阳活性炭过滤器 活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念 活性炭的强吸附性能除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关外（其比表面积可达 500-1700m2/g），还与细孔的行状和分布以及表面化学性质有关。活性炭的细孔一般为1～10nm，其中半径在2nm以下的微孔占95％以上，对吸附量影响最大；过渡孔半径一般为10～100nm，占5％以下，它为吸附物质提供扩散通道，影响扩散速度；半径大于100nm、所占比例不足1％的大孔也是作为提供扩散通道的。 活性炭的吸附通道决定影响吸附分子的大小，这是因为孔道大小影响吸附的动力学过程。有报道认为，吸附通道直径是吸附分子直径的1.7～21倍，最佳范围是1.7～6倍，一般认为孔道应为吸附分子的3倍。 活性炭表面化学性质可以说其本身是非极性的，但由于制造过程中处于微晶体边缘的碳原子共价键不饱和而易与其他元素（如H、O）结合成各种含氧官能团，如羟基、羧基、羰基等，以致活性炭又具有微弱的极性，并具有一定的化学和物理吸附能力。这些官能团在水中发生离解，使活性炭表面具有某些阴离子特性，极性增强。为此，活性炭不仅可以除去水中的非极性物质，还可吸附极性物质，优先吸附水中极性小的有机物，含碳越高范德华力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金属离子及其化合物。活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害的游离氯。因为活性炭是一种非极性吸附剂，外观为暗黑色，粒状。主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经加热脱水、炭化、活化制成的。具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为20~30埃。此外，活性
活性炭吸附塔设备技术原理及应用实例 一、活性炭吸附塔概述 DR系列|活性炭吸附过滤塔是杭州绿然环保设备有限公司设计、生产的一种废气净化、吸附异味的环保设备产品，活性炭吸附塔具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭具有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用，活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理，其中最适用于喷漆废气处理的净化。 二、工作原理 尾气由风机提供动力，正压或负压进入活性炭吸附塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入活性炭吸附塔体，净化气体高空达标排放。 三、技术简介 1、活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500～1000㎡/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量的。 其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低，浓度越高，吸附量越大，反之，减压、升温有利气体的解吸。 活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收、糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水或冰箱的除臭剂，防毒面具的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 2、活性炭吸附塔产品优点： 1、吸附效率高，效果明显，适用面广； 2、维护方便，无技术要求； 3、能同时处理多种混合废气。 3、活性炭吸附塔产品缺点：运行成本相对较高； 4、活性炭吸附塔分类：可分为方形或圆形。 5、活性炭吸附塔适用范围： 活性炭吸附塔主要应用于：电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造及家具生产等行业的废气净化，其中最适用于喷漆废气的处理净化。 四、DR系列|活性炭吸附塔设备型号及参数
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/bf12730542.html, 活性炭吸附在废水处理中的应用 作者：徐瑞萍 来源：《西部论丛》2018年第12期 活性炭是一种黑色多孔的固体吸附剂。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得，后来加入煤的组分或者均匀的煤粒炭化、活化制的。主要成分为碳（含量为87-97%），并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素，还有少量无机矿物质。 活性炭吸附主要包括物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。活性炭最早用于去除生活用水的臭味。沼泽水常带土味，湖泊和水库水常带藻类形成的臭味，用活性炭处理最为有效活性炭能去除水中产生臭味的物质和有机物，如酚、苯、氯、三卤甲烷等。此外，对废水中含重金属银、镉、、锑、砷、汞、铅、镍等离子也有吸附能力。 1、改性活性炭处理含油废水 刘宏菊等改进了活性炭对含油废水的处理，采用溶胶-凝胶法制备活性炭负载型的TiO2复合光催化剂，处理华北油田采油废水，光照80min，COD的去除率可达65.3%，采油废水中大多有机物都得到不同程度的降解，光催化性能较好。 2、焦化废水的处理 尚会建等用活性炭催化臭氧化处理模拟废水，设置最初模拟废水为氨氮质量浓度为 35mg/LpH为11.0的条件下，实验发现，活性炭加入10g/L，臭氧流量为30mg/min，反应 90min后，氨氮去除率可达97.6%，处理后的模拟废水氨氮浓度可下降至0.84mg/L甚至更低。活性炭可重复使用5次，且氨氮去除效率变化不大。 杨德敏等通过实验研究发现：臭氧-活性炭联合工艺可较好的处理焦化废水，其中活性炭投加量、臭氧投加量以及待处理溶液的初始浓度对实验影响较大，溶液初始 pH 值为 10.25、 臭氧投加量为 7.5 mg /min、活性炭投加量50 g /L、反应时间为30 min 时，为最佳条件。在该条件下处理焦化废水，经处理出水 COD 由 145. 36 mg /L降至 38.50 mg /L，去除率达到 73.51%。实验自制活性炭，稳定性好，可反复使用10次之多，COD去除率仅降低了 2.66%。 曲晓萍等活性炭处理焦化废水时，联合微波辐射技术，研究反应最佳条件，结果表明3g 活性炭与50mL焦化废水混合，在微波辐射功率700W，处理6min，废水中COD去除率可达77%。该方法改变了传统废水处理方式，使处理方法变得简易有效，而且处理时间短，所需设备简单，操作方便。 3、改性活性炭处理高盐废水
活性炭吸附原理 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。 根据吸附过程中，活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分为两大类;物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中，当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附；当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应，是污染物与活性炭间化学作用的结果。化学吸附一般包含电子对共享或电子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。 吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。 其中：活性炭的吸附容量是有限的，吸附饱和后的活性炭不具有吸附净化有机废气的功能，因此须定期及时更换吸附饱和后的活性炭或进行再生，在本方案中，活性炭吸附系统未配套活性炭再生装置，可选择与具有回收、处理固体废物的资质单位签署一个协议，由其代为回收、处理该吸附饱和后的活性炭，即将更换下来的活性炭交由有处理资质的第三方公司进行处理。
案例： 活性炭的吸附量以及使用时间活性炭对不同的有机气体其吸附能力（用S表示）是不一样的，有以下表（参考《工业通风》， 孙一坚主编第四版）： 按一个排污企业150mg/m3，风量在50000m3/h，一天工作时长15小时算， 活性炭的平衡保持量取30%， 1t活性炭达到饱合的时间为： T(d)=m(活性炭的质量，kg)*S（平衡保持量，%）/C(VOCs总浓度，mg/m3)*10-6（kg/ mg）*F(风量，m3 /h)*t(15h/d) 则T=1000*0.3/150*10-6*50000*15 =2.67d 也就是1t的活性炭在上述条件下，2.67天就达到饱合了。 实例20160331 方法一： 蜂窝活性炭比重：0.45g/cm3 1克/立方厘米=1000千克/立方米 参数：单套设备排风量：25000m3/h，废气总浓度为119.5mg/m3，运行8h/d 所采用蜂窝活性炭吸附的平衡保持量取75%计 一块蜂窝活性炭质量：0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg 单套设备需要蜂窝活性炭量为：0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg 根据活性炭更换周期计算公式： T=m×S÷C×10-6×Q×t 式中：T—周期，单位天 M—活性炭的质量，单位kg S—平衡保持量，% 10-6—系数 Q—风量，单位m3/h T—运行时间，单位h/d T1=630×0.75÷119.5×10-6×25000×8=7.91天 所以单套设备蜂窝炭更换周期为约8天
方法二： 蜂窝炭1g能吸附600mg的有机废气 一块蜂窝活性炭质量：0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg 单套设备蜂窝炭重量 0.8×1.31×1.33÷0.001=1400块×0.45=630kg 设备蜂窝炭的吸附能力为： 630kg=630000g 630000g×600mg=378000000mg 总过滤量为25000m3/h×119.5mg/m3=2987500mg/h 吸附满周期T2 378000000mg÷2987500mg/h=126.52h 每天工作8小时算 T2=126.52h÷8=15.81天 因为T2>T1所以本项目活性炭更换周期为8—15天、建议10天一换
活性炭吸附处理染料废水及其成本核算 一、目的要求：1. 用溶液吸附法测定活性炭的比表面。 2. 了解溶液吸附法测定比表面的基本原理 3. 掌握朗格缪尔单分子层吸附理论 4. 掌握比表面的概念及其计算式。 5. 应用测定的比表面积进行吸附染料成本核算。 二、基本原理： 比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET 低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。而溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。 水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。在所有染料中，次甲基蓝具有最大的吸附倾向。研究表明，在大多数固体上，次甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。本实验原始溶液浓度为2g/L 左右，平衡溶液浓度不小于1g/L 。 根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性粒子表面而不留下空位。此时吸附剂活性炭的比表面可按式(1)计算： 3001045.2)(??-= W V C C S （1） 式中，S 0为比表面(m 2／g)；C 0为原始溶液的浓度（g/L ）；C 为平衡溶液的浓度（g/L ）；V 为溶液的体积（L ）；W 为吸附剂试样质量（g ）；2.45×103是1g 次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m 2／g)。 次甲基蓝分子的平面结构如图所示。阳离子大小为 1.70×10-10m ×76×10-10m ×325×10-10m 。次甲基蓝的吸附有三种趋向：平面吸附，投影面积为1.35×10-18m 2；侧面吸附，投影面积为7.5×10-19m 2；端基吸附，投影面积为39.5×10-19m 2。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝可能不是平面吸附，也不是侧面吸附，而是端基吸附根据实验结果推算，在单层吸附的情况下，1mg 次甲基蓝覆盖的面积可按2.45m 2计算。 本实验溶液浓度的测量是借助于分光光度计来完成的。根据光吸收定律，当入射光为一