活性炭纤维在废气处理中的应用
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有机废气净化(溶剂回收)技术---活性炭纤维吸附回收技术一、吸附原理吸附剂具有高度发达的孔隙构造,其中有一种被叫做毛细管的小孔,毛细管具有很强的吸附能力,同样发达的孔隙构造也意味着吸附剂有着很大的表面积,使气体(杂质)能与毛细管充分接触,从而被毛细管吸附。
当一个分子被毛细管吸附后,由于分子之间存在相互吸引力的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满毛细管为止。
必须指出的是,不是所有的微孔都能吸附有害气体,这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径,即只有当孔隙结构略大于有害气体分子的直径,能够让有害气体分子完全进入的情况下才能保证杂质被吸附到孔径中,过大或过小都不行。
所以需要通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的吸附剂,从而适用于各种杂质吸附的应用。
吸附剂在活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成,吸附剂的孔隙的半径大小可分为:大孔半径>20000nm;过渡孔半径150~20000nm;微孔半径<150nm。
二、吸附剂活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达,比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料,是一种常见的吸附剂、催化剂或催化剂载体。
活性碳分为粒状活性碳、粉末活性碳及活性碳纤维,但是由于粉末活性碳有二次污染且不能再生而被限制利用。
粒状活性碳(GAC-granular activated carbon)一般为直径在0.42 -0.85毫米之间的圆柱状颗粒,理论上讲粒状活性炭产品颗粒越小,接触空气面积就越大,比表面积也越大,吸附性能就越好,但是颗粒越小,粉碎制作过程中损耗也越大,粉尘也越多,成本也就越高,所以很多厂家为降低成本,使用大颗粒活性炭,性能当然不好,一般颗粒大小在0.5毫米左右的活性炭既达到了最佳性能,又确保不是粉末,没有污染。
GAC的孔结构一般是具有三分散态的孔分布,既具有按IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)分类的孔径大于50nm的大孔,也有2.0~50nm的中孔(过渡孔)和小于2.0nm的微孔。
活性炭纤维毡活性炭纤维毡是采⽤天然或⼈造纤维经⾼温、催化等特殊⼯艺制作⽽成的超越于颗粒活性炭的⾼效吸附材料,含有⾼度发达的微孔结构,具有⽐表⾯积⼤、吸脱附容量⾼、吸脱附速度快、净化效果好。
在简单条件下,可完全脱附的特点。
可以⽤来制作空⽓过滤器,能吸附过滤空⽓中的O3 SO2 NO2及恶臭、毒⽓、烟⽓等有害⽓体,可⽤于房间、厨具及其它被污染的室内空⽓净化。
活性炭纤维毡性能吸附量⼤对有机⽓体吸附量⽐粒状活性炭(GAC)⼤⼏倍⾄⼗⼏倍。
对⽔溶液中的⽆机物,染料,有机物及贵⾦属离⼦吸附量⽐GAC⾼5—6倍。
对微⽣物及细菌有优良的吸附能⼒,对低浓度吸附质的吸附能⼒特别优良,如对PPM级吸附质仍保持很⾼的吸附量,⽽GAC等吸附材料往往在低浓度时吸附能⼒⼤⼤降低。
2.吸附速度快对⽓体吸附速度⾮常快,对液体的吸附也可很快达到吸附平衡,其吸附速度⽐GAC⾼2—3个数量级。
3.活性炭纤维毡再⽣容易,脱附速度快。
如⽤120—150℃热空⽓处理ACF10—30分钟即可完全脱附。
④耐热性好,在惰性⽓体中耐⾼温1000℃以上,在空⽓中着⽕点达500℃以上。
⑤耐酸、耐碱,具有较好的导电性能和化学稳定性。
⽤途溶剂回收:对苯类、酮类、酯类、⽯油类均能吸附回收:空⽓净化:能吸附过滤空⽓中的恶臭、体臭、烟⽓、毒⽓、O3、SO2、NO等;③⽔净化:能去处⽔中的重⾦属离⼦、⾄癌物质、臭味、霉味、细菌及脱⾊等;可⽤于⾃来⽔、⾷品⼯业⽤⽔及⼯业⽤纯⽔等处理。
④环保⼯程:废⽓及污⽔处理;⑤防毒⼝罩、防毒⾐、⾹烟过滤咀等;⑥贵⾦属提炼或回收、吸附放射性物质,也可⽤于作为催化剂载体、⽓相⾊谱的固定相;⑦医药上⽤于包扎带,急性解毒剂、⼈⼯肾脏等;⑧电⼦及能源⽅⾯应⽤,如⾼容量电容、蓄电池等;⑨耐⾼温及保温材料。
吸附效率⾼吸附脱附效率快吸附量⾼回收量⾼具有阻⼒⼩、对悬浮粒⼦捕捉效率⾼、可以⽔洗的特点,特别适⽤于⼤风量、低阻⼒的空⽓过滤场合和⽔循环设施(如⽔族箱)的过滤,是后级空⽓过滤和⽔过滤的理想材料。
活性炭在环境工程中的应用摘要:活性炭由于炭的活化而具有许多空隙, 所以吸附容量大, 是微孔发达的吸附剂, 在水和废气处理中得到了广泛的应用。
关键词:活性炭环境工程应用前言18 世纪末,人们首次发现了木炭具有吸附能力。
随后人们发现用各种原料制成的炭中,椰壳炭具有最出色的吸附性能,且质地致密而坚固,在一战中用于防毒面具,是当时能得到的唯一的高级吸附剂。
1900 年发明了氯化法生产活性炭的工艺,开辟了活性炭生产的现代工艺途径。
随着化学工业的迅速发展,活性炭的研究和应用,得到了很大的提高.。
现在,活性炭作为一种孔隙发达的炭质材料,已经广泛用于分离,精制,催化剂,试剂回收及其他,特别是在公害治理方面正得到广泛的应用。
一、活性炭性质及特点活性炭是一种由煤、沥青、石油焦、果壳等含碳原料制成的外观呈黑色的粉末状或颗粒状的无定形碳。
活性炭内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强。
普通活性炭的比表面积为500~1500m2/g,超级活性炭比表面积则高达3500~5000m2/g。
活性炭所含主要元素是碳,含量为90%~95%。
氧和氢大部分是以化学键的形式与碳原子相结合形成有机官能团,氧含量4%~5%左右,氢含量一般是1%~2%。
活性炭中最常见的官能团有:羧基、酚羟基和醌型羧基,此外还有醚、酯等。
活性炭性质与很多因素有关,比如制备原料,活化剂种类,活化剂用量,活化温度,活化时间,加热方式等。
不同的制备方式所制备的活性炭的物理结构和化学性质有很大的差别,因此对于同一种吸附质来说,其吸附性能也有很大的差异性。
一般认为,磷酸法制备的活性炭具有较多的介孔和较强的离子交换能力,碱法制备的活性炭微孔比较发达。
因此可根据不同吸附质的特点选择所需要的活性炭种类。
根据不同吸附质的特点选用不同性质的活性炭种类是非常重要的。
活性炭吸附作用有包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中,比如通过范德华力进行吸附,物理吸附吸附热很小,且是可逆的。
碳纤维废气to法
碳纤维废气处理方法如下:
1. 活性炭吸附法:利用活性炭纤维对有机废气进行吸附、吸收,最终达到净化空气的目的。
活性炭纤维具有较大的比表面积和吸附性能,能够有效地吸附有机废气中的有害物质。
2. 催化燃烧法:通过催化剂的作用,将有机废气中的有害物质氧化分解为无害的物质,如二氧化碳和水。
该方法具有处理效率高、净化彻底等优点,但需要使用催化剂,且处理过程中会产生高温,需要注意安全问题。
3. 吸收法:利用吸收剂对有机废气中的有害物质进行吸收,吸收剂可以是一些酸性或碱性的溶液,如氢氧化钠、硫酸等。
该方法具有处理效率高、净化彻底等优点,但需要使用吸收剂,且需要注意废液的处理问题。
4. 冷凝法:通过降低温度的方式,将有机废气中的有害物质凝结成液体,从而将其从废气中分离出来。
该方法具有处理效率高、净化彻底等优点,但需要使用制冷设备,且需要注意冷凝水的处理问题。
活性炭纤维吸附装置在回收处理二氯甲烷废气中的工程实例应用作者:马卫祥来源:《中国化工贸易·下旬刊》2017年第09期摘要:活性炭纤维吸附工艺成熟稳定,工程投资少,可重复使用,在工程中应用广泛。
回收装置由预处理系统、吸附系统、脱附系统、干燥降温系统、回收系统和自动控制系统组成。
关键词:活性炭;吸附脱附;挥发性有机物;二氯甲烷二氯甲烷在化工、石化、医药行业中大量使用,通常作为溶剂使用,因二氯甲烷的沸点较低,大量使用会产生大量挥发性有机物VOCs,有机废气不仅污染了大气环境,而且还造成资源的极大浪费,回收处理二氯甲烷废气,减少废气排放,实现废气的资源化,具有良好的社会效益和经济效益。
目前,常用的二氯甲烷尾气处理方法有冷凝法、吸收法和吸附法等,其中活性炭纤维吸附工艺成熟稳定,工程投资少,可重复使用,因而在工程中应用广泛。
1活性炭吸附处理二氯甲烷废气装置系统简介二氯甲烷的分子式:CH2Cl2。
无色透明液体,有芳香气味。
微溶于水,溶于乙醇和乙醚,是不可燃低沸点溶剂,常用来代替易燃的石油醚、乙醚等。
二氯甲烷尾气活性炭纤维吸附回收装置由预处理系统、吸附系统、脱附系统、干燥降温系统、回收系统和自动控制系统组成。
1.1预处理系统将含二氯甲烷废气收集引至预处理系统,通过碱洗喷淋塔去除有机尾气中的颗粒状杂质及部分酸性气体,避免颗粒物堵塞活性炭纤维的微孔,影响吸附效果。
1.2吸附、脱附系统采用三箱活性炭纤维装置处理,吸附系统在任何时间都有两台吸附器在执行吸附过程,一台吸附器执行脱附再生过程。
三个吸附箱交替工作,吸附箱的工作状态由自动控制系统自动切换交替进行,吸附、脱附工艺流程图见图1。
1.3干燥降温系统蒸汽从吸附器顶部进入,穿过活性炭纤维,把被吸附的二氯甲烷脱附出来,同时带出吸附器进入冷凝器,经过冷凝,二氯甲烷和水蒸汽的混合物被冷凝下来流入气液分离器,在气液分离器中,二氯甲烷和冷凝水分离而回收。
2废气系统浓度及设计参数2.1废气基本设计参数废气的基本参数如下:采用预处理方式和三箱活性炭吸附装置对二氯甲烷、盐酸废气进行吸附处理,处理后的洁净气经过15m高排气筒高空排放,排气浓度满足《大气污染物排放标准》(GB16297-1996)的要求。
活性炭纤维毡
活性炭纤维毡是一种具有出色吸附性能的新型材料。
活性炭毡以其独特的结构和化学性质,在环境保护、废气处理、水处理、食品工业以及医药健康等领域发挥着重要作用。
本文将详细介绍活性炭纤维毡的制备方法、性能特点以及应用领域。
制备方法
活性炭纤维毡的制备主要通过以下步骤完成:
1.选材:选择具有较高碳含量的有机聚合物纤维,如聚丙烯、聚苯乙烯
等作为原料。
2.碳化处理:将有机聚合物纤维进行高温炭化处理,使其转化为活性炭
纤维。
3.氧化处理:对碳化后的纤维进行氧化处理,增加其表面活性位点。
4.成型:将氧化后的纤维毡通过成型设备制备成活性炭纤维毡。
性能特点
活性炭纤维毡具有以下显著特点:
•高比表面积:活性炭毡的纤维间隙较大,具有较高的比表面积,有利于吸附物质。
•良好的吸附性能:活性炭纤维毡具有极强的吸附能力,可以有效去除空气和水中的有害物质。
•耐高温性能:由于活性炭毡主要由碳元素构成,具有良好的耐高温性能,在高温条件下仍能有效工作。
•可再生利用:活性炭纤维毡具有可再生利用的特点,经过再生处理后可以重新使用,减少资源浪费。
应用领域
活性炭纤维毡在各个领域均有广泛的应用:
•环境保护:用于空气净化、废气处理等,可以有效吸附有害气体和颗粒物。
•水处理:作为水处理设备中的填料,去除水中的重金属离子、有机污染物等。
•食品工业:用于食品加工中的脱色、脱味等工艺。
•医药健康:制备口罩、防尘服等防护用品,过滤空气中的细菌、病毒等有害物质。
综上所述,活性炭纤维毡作为一种具有优异吸附性能的新型材料,将在未来更多领域展现其重要作用。
石化企业污水处理废气处理技术的应用摘要:石化企业在生产经营过程中会产生比较严重的废水污染与废气污染,必须采用专业技术加以治理。
本文结合实际,运用文献法等对石化企业污水处理与废气处理技术的应用进行探究分析,提出有关观点,以供借鉴参考。
关键词:污水处理;废气处理;技术应用石化生产中产生的污水与废气内含Cr、Pb、Hg等重金属离子及有机化学类有毒物质,会对自然环境及人体健康产生负面影响,必须加强治理。
对石化污水与废气的治理,需应用专业、先进的技术进行。
下面对石化企业污水处理与废气处理技术做具体分析。
1石化企业污水处理技术的应用1.1应用比色法开展污水检测以生物适配体为基础的比色法,主要通过视觉观察物质颜色变化,并得到相应的结果。
这种检测方法对仪器的依赖性低,一些反应通过视觉就能判定。
运用比色法检测水体环境时,需要用到金纳米颗粒等比较特殊的材料,这种材料在不同的情况下会产生不同的颜色变化。
如当金纳米颗粒裸露在高盐溶液环境下时,颗粒会不断聚集,材料颜色也会由分散状态下的酒红色逐渐转变为蓝色,这种情况下的换色也被称作蓝移现象。
在许多传感器中,DNA适配体碱基序列带有的正电氨基非共价键与带电负荷的AuNPs结合,结合后金纳米颗粒就能在高盐浓度下保持稳定分散状态,当目标待测物被引入后,DNA适配体会优先与目标物结合,结合物会从金纳米颗粒材料表面脱落,金纳米颗粒裸露在高盐浓度下,进而发生聚集,颜色也逐渐由酒红转为蓝色,即产生蓝移现象,检测人员可根据蓝移的程度判定添加目标物的浓度【1】。
基于适配体的比色检测法因原理简单、检测过程简单、检测与分析周短期等优点,已被广泛应用于多种环境检测工作,如废水检测、湖水检测、自来水检测等。
1.2应用化学沉淀法处理污水在石化业污水处理工程中,经常使用化学沉淀法。
应用化学沉淀法处理石化业污水时,是通过向溶液中投加氢氧化物、硫化物、碳酸盐、卤化物等化学药剂,这些化学药剂与废水中的污染物发生反应,最终使污染物与废水脱离,从而达到净化废水、提高水质的目的。
蜂窝活性炭吸附法在有机废气处理中的应用研究摘要:当前,随着我国经济和大型化学工业的快速发展,环境空气质量问题日益凸显,而引发大气污染最重要的因素之一就是挥发性有机物,它是我国大量雾霾天气出现的元凶之一。
据统计,石油化工行业排放的VOCs占到全部人为排放总量的9.7%。
在经济发展的同时如何保护资源和环境成为不可回避的问题,因此,即要维持社会经济稳定快速发展,又要满足人民群众对周边环境质量更高要求的愿景。
本文对蜂窝活性炭吸附法在有机废气处理中的应用进行分析,以供参考。
关键词:蜂窝活性炭吸附法;有机废气;处理引言在油性喷涂车间,喷涂废气通过水帘柜水洗,进入干式过滤器后,废气输送至沸石转轮净化处置。
因废气中存在大分子聚合物及油性挥发物,为降低沸石转轮堵塞及使用年限降低,计划由蜂窝活性炭取代沸石转轮,进行吸附净化后废气达标排放,饱和活性炭则采用热脱附将高浓度废气解析至催化燃烧炉进行燃烧,挥发性有机物最后分解成二氧化碳与水,亦确保蜂窝活性炭能再生使用。
1、有机废气的危害有机废气直接影响人体的皮肤、粘膜和中枢神经系统,毒性、刺激性、致癌性特征对人体健康有害,因此直接导致人体各种不可操作的反应。
此外,有机废物的排放直接影响大气环境。
有机废物排放量过多可能超过PM2.5标准,最终雾霾天气会间接影响人体呼吸系统。
2、活性炭吸附原理蜂窝活性炭吸附方法主要利用多孔结构表面积大的优点,与活性炭和有机废气充分接触,使有机废气污染物留在蜂窝活性炭坑内,达到净化有机废气的目的。
活性炭吸附原理主要包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要利用分子间静电和范德瓦尔斯引力吸附有机气体中的污染物,化学吸附主要利用分子间化学反应力在制冷过程中吸附有机气体中的污染物。
3、工艺特点及优势针对有机废气处理工艺中,适合于常规废气、低浓度、非连续行生产类型企业有机废气处理中,采用吸附工艺时,蜂窝活性炭吸附法相比沸石转轮、沸石固定床具有突显优势;另针对于含油大分子类物质的有机废气(如聚合物、甘油、二甘醇乙醚等),采用沸石转轮等吸附设备,存在很大堵塞及使用年限缩短等问题。
有机废气处理回收技术有机废气处理回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术。
有机废气处理回收法是通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。
炭吸附法有机废气处理炭吸附是目前最广泛使用的回收技术,其原理是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的VOC捕获。
将含VOC的有机废气通过活性炭床,其中的VOC被吸附剂吸附,废气得到净化,而排入大气。
当炭吸附达到饱和后,对饱和的炭床进行脱附再生;通入水蒸气加热炭层,VOC被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物,一起离开炭吸附床。
用冷凝器冷却蒸汽混合物,使蒸汽冷凝为液体。
若VOC为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性,则用沉析器直接回收VOC。
因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶,故可以直接回收。
炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况,其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量,却相对独立于废气流量;因此,炭吸附床更倾向于稀的大气量物流,一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。
适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高,湿度不大,排气量较大的场合,尤其对含卤化物的净化回收更为有效。
冷凝法有机废气处理冷凝法是最简单的有机废气处理回收技术,将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度,使有机物冷凝变成液滴,从废气中分离出来,直接回收。
但这种情况下,离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的VOC,不能满足环境排放标准。
要获得高的回收率,系统需要很高的压力和很低的温度,设备费用显著地增加。
冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收,适用的浓度范围为>5%(体积)。
41113膜分离技术膜分离系统是一种高效的新型分离技术,其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。
膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜,该膜对有机蒸气较空气更易于渗透10~100倍,从而实现有机物的分离。
废气活性炭纤维的作用原理
废气活性炭纤维的作用原理是利用活性炭纤维具有较大的比表面积和孔隙结构,能够吸附废气中的有害物质。
活性炭纤维表面含有大量的微孔和介孔,其比表面积可达到1000-3000平方米/克,大大增加了物质吸附的表面积。
同时,活性炭纤维的孔径分布也比较合理,有助于吸附废气中不同大小颗粒物质。
废气经过活性炭纤维过滤装置时,有害物质分子通过扩散、吸附和化学反应等机制被吸附到纤维表面的微孔和介孔中。
活性炭纤维具有很强的吸附能力,可以吸附废气中的有机物、化学气体、重金属离子等。
同时,活性炭纤维还能吸附一些有害气体中的污染物、异味和色素等。
当废气中的有害物质被吸附到活性炭纤维上后,废气中的清洁空气通过过滤装置进入环境中。
对于一些易挥发物质,活性炭纤维可以通过蒸发和再生等方法将其释放出来,以便再次使用。
总而言之,废气活性炭纤维通过其较大的比表面积和吸附能力,能够有效地吸附废气中的有害物质,从而达到净化废气、改善空气质量的作用。
1、活性炭吸附机理简述活性炭是把有机原料(果壳、煤、木材等)经过隔绝空气的条件下加热减少非碳成分(此过程称为炭化),然后与气体反应,表面被侵蚀,产生微孔发达的构造(此过程称为活化)。
由于活化的过程是一个微观的过程,也就说大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀的,所以造成了活性炭表面的微孔直径小,活性炭表面的微孔直径大多在2-50nm之间,所以,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面积(可达3000m2/g)。
活性炭的一切应用,几乎都基于活性炭的这一特点。
目前,活性炭主要作为固体吸附剂,应用在化工、医药、环境等方面,用于吸附沸点及临界温度较高的物质,分子量较大的有机物。
在活性炭发生的主要是物理吸附,大多数是单层分子吸附,其吸附量与被吸附物的浓度服从朗格缪尔方程式。
2、活性炭在废水处理中的应用的现状目前我国的废水主要是工业废水和生活废水,在2001 年,两者的排量分别为200亿吨和277亿吨。
大部分的废水(特别是生活污水)采用的是生物法处理,即利用好氧、厌氧生物来降解水中的有机物(bod)。
但是,这种方法有它的缺点,首先有些污水含有毒物质、难降解物质,无法用生物法来处理;其次,这种方法的的处理效果有限,一般只能处理到国家地表水质量的三级标准。
在生物法不足的地方恰恰就是活性炭的用武之地。
活性炭主体是非极性的,容易吸附有机物;活性炭的吸附效果比较彻底,出水质量高。
活性炭还可去除饮用水中的嗅和味,这是生物法无论如何也应用不到的领域。
2.1近两年来活性炭水处理应用方法的研究2.1.1、活性炭的改性。
活性炭改性就是指用一定的方法处理活性炭使其表面官能团性质及数量发生变化。
不同的处理方法可以得到不同的改性活性炭。
若用浓硝酸氧化,则活性炭表面酸性基团增多,亲水性增强,这就不利于活性炭对水中苯酚、苯胺、腐殖酸、氯仿等有机物的吸附。
因此,以去除有机污染物为目的的活性炭表面改性的研究方向应为:减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。
活性炭纤维吸脱附回收某化工企业车间废气中甲苯工程实例活性炭纤维吸附回收装置是目前广泛使用的工业废气治理回收技术。
活性炭纤维具有比表面积大、微孔丰富且分布均匀、吸脱附速率快、吸附效率高、易再生等优点。
1 活性炭纤维回收甲苯工程某化工企业几个车间经改造后的VOCs治理流程如下:1.1 方案思路主要按照如下设计,其中甲苯在活性炭纤维中吸脱附流程如下:当甲苯尾气通过活性炭纤维床层时,其中的甲苯被活性炭纤维吸附、截留,从而使废气得到净化排放。
当活性炭纤维吸附有机物达到饱和后,要对活性炭纤维床层进行脱附再生。
再生时,通入饱和水蒸汽加热活性炭纤维床层,甲苯被吹脱解吸出来,并与水蒸气形成蒸汽混合物,然后将蒸汽混合物冷凝为液体,液体经自动分层后得到可以回收再利用的油层甲苯,同时分层水排入废水系统集中处理。
脱附干净的活性炭纤维床层再进行冷却和干燥处理,以备下一个循环的再次吸附。
甲苯冷凝产生的尾气再接入活性炭纤维吸附回收装置。
活性炭纤维吸附回收装置工艺原理见下图。
1.2关键参数设定本项目活性炭纤维吸附回收装置的设计风量为6000 m3/h,设计甲苯的流量为30 kg/h,设计吸附进气温度小于40 ℃,设计脱附蒸汽压力约0.2 MPa,设计脱附温度约100 ~ 105 ℃。
1.3 处理流程设定活性炭纤维吸附回收装置由一套2箱6芯的不锈钢活性炭纤维吸附器和一座不锈钢颗粒碳吸附器,前者完成甲苯的吸附和回收,后者作为保安工艺保障甲苯达标排放。
其中活性炭纤维吸附器碳纤维装填量40 kg/芯,共480 kg,采用2箱并联运行,交替完成吸附和再生,单箱活性炭纤维吸附器的吸附时间为30min,蒸汽脱附时间为15 min,间歇时间5min,空气干燥10min。
颗粒碳吸附器再生时,排气进行超越。
企业通过定期取样分析,判断活性炭吸附器及颗粒碳吸附器处理效率,并调整吸附周期及再生频次。
1.4 效益分析1)产出:本项目甲苯的回收量按照30 kg/h,每年生产时间按照8000 h 计算,通过活性炭纤维吸附回收装置每年可回收的甲苯量为228 t(回收率95%)。
碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中的实践探索发表时间:2019-07-02T10:36:47.790Z 来源:《防护工程》2019年第7期作者:张湛京[导读] 采取针对性的措施进行处理,确保设备运营的可靠稳定性,处理得到符合排放标准的废气,为企业的发展创造更多的经济效益。
广东利诚检测技术有限公司广东中山 528400 摘要:由于社会经济在飞速发展的过程中,不重视对环境的保护,导致环境污染现象越来越严重。
工业三废就是主要问题之一。
如何有效处理工业三废,减少环境负担,需要相关人员不断的引进新的治理技术。
碳纤维的吸附力要比活性炭颗粒的吸附能力高几倍甚至几十倍,吸附的速率比相差接近100—1000倍。
碳纤维具有分布均匀、吸附速率快、杂质少、表现面积大、孔径适中等优点。
基于此优点,本文主要论述了碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中的实践探索,供相关技术人员参考。
关键词:碳纤维吸附技术;双氧水氧化;废气治理前言:随着科学技术的不断发展,碳纤维吸附技术由于其独特的优势,在双氧水氧化废气处理过程中获得了广泛的应用和推广[1]。
但是企业在实际应用过程中,由于各种因素的制约,以及工艺设计的不合理,用碳纤维吸附技术进行双氧水氧化废气处理仍然存在各种问题。
加之国家对各行各业的工业生产以及污染物排放标准设置的越来越严格,在环境污染日益严重的情况下,着力提升碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中应用水平,才能实现工业生产的可持续发展。
1.双氧水行业氧化废气排放特点及相关排放标准1.1双氧水行业氧化废气排放特点为了了解双氧水行业氧化废气排放的特点,就需要追述双氧化排放的产生过程[2]。
首先利用蒽醌法生产双氧水,其中的尾气主要来源于空气与氢化液相互反应的氧化塔经过膨胀工艺处理之后的氧化塔产物成分具体含量为:氧大约8%,氮大约90%,还有一部分废气中夹带有少部分的双氧水。
1.2双氧水行业氧化废气相关排放标准我国对工业生产中双氧水行业产生的氧化废气排放标准采用《大气污染物综合排放标准》。
活性炭废气处理设备是怎样净化废气的活性炭是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳,也有排列规整的晶体碳;活性炭运用在废水处理中能有效地去除臭味.异味.提高色度,而且对水中的各种杂质如氯,酚,汞,铅,砷,氨,氮化物.洗涤剂,农药等有害物质有着很高的除率;如运用在废气处理设备中对苯、醇、酮、酯、汽油类的有机溶剂废气有很好的吸附作用;活性炭吸附塔在废气处理设备中的净化原理是有机废气正压或负压进入活性炭吸附器塔体,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,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;利用活性炭多微孔及巨大的表面张力等特性将废气中的有机溶剂吸附,使所排废气得到净化;活性炭吸附饱和后,就需要活性炭的再生了,就是使用物理或化学方法中不破坏其原有结构的前提下,去除吸附于活性炭微孔的吸附质,恢复其吸附性能,方便重复使用;活性炭吸附塔在废气治理设备中重要的是掌握好活性炭的再生方法;活性炭的再生性能提高了,废气处理设备使用的寿命和处理效果会更持久;热再生法来处理活性炭的再生常用的方法;热再生法目前工艺最为成熟,处理效果高、再生时间段、应用范围广;但是要注意高温加热再生装置要解决碳粒相互粘结,烧结要注意通道的堵塞;活性炭再生方法还有催化湿式氧化法,溶剂再生法,湿式空气氧化再生法等;以上就是为大家介绍的有关活性炭废气处理设备是怎样净化废气的分析,希望可以帮到大家;活性碳吸附治理工业废气工艺流程基本工艺流程1、工艺流程图2、工艺说明车间有机废气通过吸气罩收集,在排风机作用下,经过管道输送进入干式过滤器,再进入活性炭吸附装置,有机污染物被活性炭吸附,净化后的气体经风机增压后达标排放;活性炭吸附饱和后,请专业厂家再生后回用;3、活性炭的吸附原理a.吸附现象是发生在两个不同的相界面的现象,吸附过程就是在界面上的扩散过程,是发生在固体表面的吸附,这是由于固体表面存在着剩余的吸引而引起的;吸附可分为物理吸附和化学吸附;物理吸附亦称范德华吸附,是由于吸附剂与吸附质分子之间的静电力或范德华引力导致物理吸附引起的,当固体和气体之间的分子引力大于气体分子之间的引力时,即使气体的压力低于与操作温度相对应和饱和蒸气压,气体分子也会冷凝在固体表面上,物理吸附是一种吸热过程;化学吸附亦称活性吸附,是由于吸附剂表面与吸附质分子间的化学反应力导致化学吸附,它涉及分子中化学键的破坏和重新结合,因此,化学吸附过程的吸附热较物理吸附过程大;在吸附过程中,物理吸附和化学吸附之间没有严格的界限,同一物质在较低温度下往往是化学吸附;活性炭纤维吸附以物理吸附为主,但由于表面活性剂的存在,也有一定的化学吸附作用;b.活性炭对废气吸附的特点:1、对于芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附;2、对带有支键的烃类物理优于对直链烃类物质的吸附;3、对有机物中含有无机基团物质的吸附总是低于不含无机基团物质的吸附;4、对分子量大和沸点高的化合物的吸附总是高于分子量小和沸点低的化合物的吸附;5、吸附质浓度越高,吸附量也越高;6、吸附剂内表面积越大;吸附量越高;活性碳纤维以新型吸附材料—活性碳纤维ACF为吸附剂的吸附法是近几年发展起来的一种新型的有机废气回收方法,被认为是最有效的回收净化有机废气的新方法,近年来已引起广大研究工作者和相关企业的极大关注;与传统的活性炭相比,活性碳纤维具有以下优异特性:1 比表面积大,有效吸附容量高;2 吸附、脱附快,能耗低,容易再生;3 强度高、寿命长;4 形状多样,便于工程应用;5 可吸附低浓度气体;6 吸附选择性强;活性碳纤维有机废气回收装置以活性碳纤维有机废气回收装置中典型的三箱吸附装置为例,分析其设备组成、工艺流程及技术特点;设备组成吸附设备由引风风机、表冷器、过滤器、吸附器、分层槽等组成,整个系统的运行由PLC程序控制,自动切换吸附器,使之交替进行吸附、解吸和干燥工艺过程的操作;工艺流程挥发性有机气体先经过一定的前处理装置,再经过滤器进一步去除尾气中的杂质,以保证这些杂质不占用活性碳纤维的孔隙,影响活性碳纤维的吸附效率和使用寿命;过滤后的尾气经风机引入吸附设备;吸附了一定数量有机溶剂的活性碳纤维,用饱和水蒸汽进行解吸,解吸完成后将通过过滤的外界空气送入吸附器由风机进行干燥,使活性碳纤维床层冷却并去除残留的蒸汽,使活性碳纤维保持较高的吸附效率;干燥好的吸附器进入下一工作程序循环进行吸附;解吸出的含有机物的混合蒸汽进入冷凝器中进行一级冷凝,冷凝液再经板式冷凝器冷却,经过冷凝的有机物和冷凝水进入分层槽,经重力分层,上层的有机物自动溢流至储槽,然后经输送泵送到吸附回收设备;下层的冷凝水排入废水处理系统;技术特点1结构合理吸附芯为笼型结构,具有活性碳纤维用量少,处理风量大的特点,可大幅度降低有机废气处理成本;2吸附率高由于活性碳纤维的比表面积特性,决定了其吸附率可高达95%以上;采用专利技术可以实现多级吸附,可以达到极高的吸附率,是目前国际上能够达到苛刻的环保排放要求的吸附装置;3运行能耗低、费用低由于活性碳纤维的脱附、再生能耗低,再加上活性碳纤维缠绕芯的气流阻力小、风机功率小,所以在运行中活性碳纤维有机废气净化回收装置的气耗和电耗均比较低;。
新型吸附材料在环境治理中的应用在当今社会,环境问题日益严峻,成为了全球关注的焦点。
各种污染物的排放对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
为了有效地治理环境污染,科学家们不断探索和研发新的技术和材料。
其中,新型吸附材料因其独特的性能和广泛的应用前景,在环境治理领域发挥着越来越重要的作用。
新型吸附材料具有高吸附容量、高选择性、可再生和环境友好等优点,能够有效地去除大气、水和土壤中的各种污染物。
常见的新型吸附材料包括活性炭纤维、金属有机框架材料(MOFs)、石墨烯及其衍生物、分子印迹聚合物等。
活性炭纤维是一种新型的高性能吸附材料,与传统的活性炭相比,它具有更大的比表面积、更均匀的孔隙结构和更高的吸附效率。
活性炭纤维在去除空气中的挥发性有机化合物(VOCs)、异味气体以及水中的重金属离子、有机污染物等方面表现出色。
例如,在工业废气处理中,活性炭纤维可以有效地吸附苯、甲苯、二甲苯等有害气体,大大降低了废气对环境的污染。
在水处理领域,它能够快速吸附水中的汞、镉、铅等重金属离子,保障水质安全。
金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子或簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的新型多孔材料。
MOFs 具有极高的比表面积、可调节的孔隙尺寸和多样化的化学结构,使其在气体吸附与分离、污染物去除等方面展现出巨大的潜力。
例如,一些MOFs 材料对二氧化碳具有很高的吸附选择性,可以用于捕获和储存二氧化碳,从而缓解温室效应。
此外,MOFs 还可以用于去除水中的染料、农药等有机污染物,以及放射性核素等有害物质。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维蜂窝状晶格结构的材料,具有优异的电学、力学和热学性能。
石墨烯及其衍生物,如氧化石墨烯、还原氧化石墨烯等,在环境治理中也有着广泛的应用。
石墨烯材料具有超大的比表面积和丰富的表面官能团,能够高效地吸附各种污染物。
例如,氧化石墨烯可以通过静电相互作用和ππ 堆积作用吸附水中的有机污染物和重金属离子。
活性炭纤维在废气处理中的应用
摘要:活性炭纤维直径为5-20μm,是在粉末活性炭和粒状活性炭之后的第三种
类型的活性吸附材料,和前两种类型的相比,具有较大的吸附容量,吸附速度和
脱附的速度较快,再生方便,不会引起灰化或者粉化含量较低的优良性能,具有
较好的加工性能。
本文从分析活性炭纤维在废气处理中的作用出发,突出活性炭
纤维装置技术在废气处理的优越性,在此基础上阐论活性炭纤维在废气处理中的
应用。
关键词:活性炭纤维;废气处理;环境保护
活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF),亦称纤维状活性炭,是20世纪60年代继粉末状、粒状活性炭之后发展起来的第三代高效活性吸附材料和环保工
程材料,其超过50%的碳原子位于内外表面,构筑成独特的吸附结构,被称为表
面性固体。
它是由纤维状前躯体经过碳化、活化制成。
活性炭纤维是由C,H,O
三种元素组成的,主要成分是碳.碳原子以类似石墨微晶片层形式存在,约占总数
的60%,含氧官能团如羟基、醚基约占25%,羰基、羧基、酯基约占10%,此外
还有其它形式的官能团以及金属等。
活性碳纤维的基本性能取决于其前驱体的物
理和化学性质,而它在各个领域中的应用又是由其基本性能决定的。
与传统炭吸
附材料相比,ACF具有独特的化学结构和物理结构,因而它具有含碳量高、比表
面积大、微孔丰富且分布窄,吸附速度快,吸附容量大,再生容易等后者不可比
拟的优异吸附脱附性能。
活性炭纤维的比表面积一般可达1000~1600m2/g,微
孔体积占总体积90%左右,其微孔直径为10μm~40μm。
1活性炭纤维在废气处理中的作用
1.1活性炭纤维分离污染物
有机挥发性气体(VOC)包括氧烃、氮烃以及芳香族化合物等沸点较低的有
机化合物气体。
目前空气中的该类污染物主要来源于化工企业以及石油工业等。
有机挥发性气体对自然环境和人体健康有着较大的危害,在排放到环境中之前需
要进行废气处理。
而活性炭纤维吸附法是处理该类废气的主要方法之一。
活性炭
纤维孔隙率高,且可通过对活化剂的浓度的调整和控制,使其吸附效果达到最佳。
Fuertes等展开了以酚醛树脂炭化形成的活性炭纤维对丁烷的吸附能力的研究。
实验表明,在丁烷具有较高浓度的情况下,活性炭纤维的吸附容量主要受材料的
孔容积影响,而当浓度足够低时,活性炭纤维的粒度和比容也会在一定程度上影
响其吸附容量。
Debasuah Das 等研究了在不同条件下的活性炭纤维吸附有机挥发
性气体的能力,并与硅胶、GAC 等其他吸附剂进行了横向比较,通过理论分析和
实验验证,成功建立了活性炭纤维对 VOC 吸附性能的数学模型。
李左江等对活性
炭纤维吸附有机溶剂蒸汽性能进行了研究,并用改进的 Yoon-Nelson 曲线对其吸
附规律进行了描述。
根据其研究成果,活性炭纤维的高传质系数使其具备了更快
的吸附速度。
而刘军等研究了气态三氯乙烯在活性炭纤维层的穿透特性,实验表
明活性炭纤维较大的比表面积使得其吸附能力大幅增长,而温度升高或湿度增大
都会降低活性炭纤维的吸附能力。
1.2去除氧硫化物及氮氧化物
活性炭纤维也可应用于去除废气中的氧硫化物及氮氧化物等无机小分子气体,但通常需要对ACF进行表面改性以提高其吸附性能。
活性炭纤维吸附SO2以后,纤维表面的含氧基团还具有催化氧化活性,在有
O2与H2O存在的条件下,可以将吸附的SO2转化成SO3,并以H2SO4的形式脱
除,因此,与其他吸附剂相比,ACF具有更好的脱硫效果。
Mangun等使用氨活
化ACF用于吸附SO2,并与未经氨处理的ACF吸附效果进行了对比,数据表明:
表面活性基团的存在可以改变ACF的孔径、孔容积及微孔内部的表面化学性质,
并影响到ACF对SO2的吸附能力和催化效果。
Raymundo等的研究表明:ACF表
面的含氧基团性质直接关系到SO2转化成SO3的效果,而SO2的吸附量与催化性能不存在线性关系,ACF表面的微孔直径在7×10 10m左右时,具有最佳的催化氧化活性。
中科院山西煤炭化学研究所李开喜等以沥青基碳纤维为原料,采用水和
氨混合物活化制得PACF(NH3),考察了在O2和H2O存在下PACF(NH3)脱除SO2的能力及情性气氛中高温热处理对其脱硫活性的影响,结果表明高温处理可
以增强PACF(NH3)对SO2和O2的吸附效果,加速SO2的氧化反应。
Cheol-Min Yang等使用PAN基ACF用于吸附NO,研究结果表明:NO吸附容
量随着ACF表面的含氮涂层量增加而提高,高温处理(1 273 K)也可以显著改善
其吸附性能。
Soo-Jin Park等使用经镍或银表面处理的活性炭纤维进行NO去除试验,与未经处理的活性炭纤维相比,经Ni或Ag表面处理后,ACF比表面积与孔
容积均发生变化,NO去除效率明显提高,而且Ni或Ag在ACF表面的分散状况
直接影响到这种变化。
Sudhakar Adapa等在不同的NO-O2浓度及不同的反应条件
下对多种ACF材料进行了NO吸附和催化氧化对比实验,结果表明,在30℃的反
应条件下NO具有最高的转化率,且提高氧浓度有利于催化氧化反应的进行,以
酚醛树脂为原料炭化-活化制得的ACF比沥青基ACF等其他材料更适用于NO的吸
附和催化氧化。
2活性炭纤维回收物料的应用
目前常用的吸附性材料较多,活性炭纤维与诸多材料相比自身具有诸多应用
优势。
例如活性炭纤维自身具有较大的微孔容积,可吸附容量较高,自身脱附性
能较高,所以可以通过活性炭纤维对诸多废弃物料进行有效回收。
通过活性炭纤
维在工业物料回收中得到较为广泛的应用。
通过气相色谱在线分析方法,能够对
活性炭纤吸附工业尾气中二氯乙烷进行模拟,通过对实际吸附量以及保护度等基
本数据信息进行分析,能够获取准确的吸附结果。
再对实际吸附之后活性炭纤维
通过水蒸气进行一段时间再生,然后通过烘干处理之后展开吸附测定。
在正常情
况下,各类相同条件重复再生三次之后与吸附饱和曲线较为接近,从理论角度分
析此时活性炭现自身吸附能力不会产生较大变化。
应用活性炭纤维作为基本的吸附性材料,通过吸附法对含环乙烷废气进行吸附,在有效回收基础上进行应用,能够获取良好的运行参数,此项工艺能够在棉
纶厂机械设备中进行应用,通过有效应用能够获取良好的运行数据。
一般情况下
工厂装置需要配置完善的吸附器,废气在有效吸附之后通过阻火器排入到空气中。
活性炭经过吸附饱和之后需要采用低压蒸汽机再生。
此项操作环节需要应用电脑
系统进行控制,确保吸附以及解吸等诸多环节自由切换与控制。
从具体运行成果
中可以看出,环乙烷实际回收质量较高。
不仅能够确保工业化生产废弃排放要求
达标,还能节约更多资源,使得经济效益和环境效益综合发展。
此外,有的单位研制出的三氯乙烷回收装置具有良好的应用价值,此类装置
自身具有连续作业能力,设置了吸附器,需要填充适量活性炭纤维。
在可编程控
制器应用基础上对生产环节进行自动化控制,此项操作工艺程序能够有效实现吸
附槽吸附与脱附工作的开展,使得三氯乙烷实际回收率不断提升,能够使得生产
成本以及基本劳动条件得到有效调整,还能降低污染情况的发生,应用效果显著。
有的企业应用的活性炭纤维有机废气吸附回收装置通过应用环式吸附芯设计,
与传统活性炭吸附装置相比具有良好应用价值,设备质地较轻,体积较小。
实际运行中阻力较低,温度不会升高,操作工艺较为简单,运行费用值也会降低。
能够对烃类以及苯类废弃进行回收,具有较高的回收率。
3结束语
在当今社会中,活性炭纤维已经被应用于多个先进的领域中,参照国外发展情况及国内市场的需求,工业企业在制造的过程中应用活性炭纤维的开发,其会给企业创造出巨大的环境效益、社会效益和经济效益。
若是在以后的发展中能够得到地方政府或者国家的大力支持,那么活性炭纤维逐渐发展将会为能源、环保带来较大的贡献,实现循环利用,为我国可持续发展做出一定的贡献。
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