活性炭目前主要有3种形状
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活性炭是由椰壳、果壳等为原料,经过炭化(焖烧炉)、活化(在斯列普活化炉中800℃高温水蒸汽活化)、破碎、筛选、风选、水洗、烘干等工序制得,活性炭是净水器中最主要、使用最多的吸附材料(其他吸附材料还有:中性大孔树脂、大孔阴树脂、分子筛、硅藻土等)。
早在二十世纪三十年代,人们就用活性炭从焦化厂的废水中吸附苯酚,因此,活性炭在水处理中的应用已有近八十年的历史。
有记载1862年英国采用活性炭净化饮用水。
我国现代最早的净水器(上海仙童净水科技有限公司,1986年)也是以活性炭为净水材料的。
可以说,从净水器诞生以来,活性炭一直与净水器“形影不离”,难分难解。
一、活性炭的分类1、根据制活性炭原料的不同,活性炭可分为:(1)木质炭:又可分为木炭(由木屑为原料制成)、竹炭(由竹为原料制成)、果壳炭(由核桃壳或杏核为原料制成)、椰壳炭(由椰子壳为原料制成),净水器中常用的是椰壳炭或果壳炭。
(2)煤质炭(由无烟煤制成,以宁夏产的质量较好)(3)骨炭(由动物骨头制成)。
(4)载银活性炭:一般以果壳活性炭为原料,以特殊工艺使之载银,含银量常为0.1~0.3%,它在水中会缓慢释放出银离子(Ag+),而银离子有杀菌作用,因此载银活性炭除了普通活性炭的吸附功能外,还具有抑制细菌繁殖的功能。
净水器一定要用优质的载银活性炭,否则开始时出水中银离子会超标,而使用不长时间就不再有银溶出了。
笔者曾经就如何生产载银活性炭问过某活性炭生产厂厂长,他说把活性炭洗净,浸泡在硝酸银溶液中,捞出后滤干,再泡入盐酸或盐水中,捞出后滤干、洗净、烘干。
我听完后就告诉他说,你这是载的氯化银,氯化银在水中溶解度较大,就会出现前述情况,开始时出水中银离子超标,饮用此水对人体有害;使用不长时间,氯化银全溶解完了,就不再有银离子溶出了,也不再有抑菌作用了。
所以这样的载银活性炭肯定不行,建议慎用。
2、根据活性炭形态的不同,家用净水器中常用的活性炭可分为:(1)粉末活性炭(PAC)。
活性炭的使用方法和用本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21 year.March活性炭活性炭是一种黑色粉状,粒状或丸状的无定形具有多孔的碳,主要成分为碳,还含少量氧、氢、硫、氮、氯。
也具有石墨那样的精细结构,只是晶粒较小,层层间不规则堆积。
具有较大的表面积(500〜1000米2/克),有很强的吸附性能,能在它的表而上吸附气体、液体或胶态固体:对于气体、液体,吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。
其吸附作用具有选择性,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,Ik 强越大温度越低浓度越大,吸附量越大。
反之,减丿心升温有利于气体的解吸。
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,饮用水及冰箱的除臭剂,防毒面具中的滤毒剂,还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。
早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨,后来主要采用煤,经干镭、活化处理后得到活性碳。
生产方法有:①蒸汽、气体活化法。
利用水蒸气或二氧化碳在850〜900°C将碳活化。
②化学活化法。
利用活化剂放出的气体,或用活化剂浸渍原料,在高温处理后都可得到活性炭。
活性炭具有微晶结构,微晶排列完全不规则,晶体中有微孔(半径小于20 [埃]=10-10米)、过渡孔(半径20〜1000)、大孔(半径1000〜100000),使它具有很大的内表面,比表面积为500〜1700米2/克。
这决定了活性炭具有良好的吸附性,可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。
工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好,它的结构力求稳定,吸附所需能量小,以有利于再生。
活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味,气体分离、溶剂回收和空气调节,用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。
活性炭脱色效果在水中最强,有机溶剂中较弱。
活性炭使用须知一、吸附分离原理在两相介面上,一相中的物质或溶解在其中的溶质向另一相转移和积聚,使两相中物质浓度发生变化的过程称为吸附过程,既可以发生在液固介面,也可以发生在气固介面上。
能够将其他物相中的某一组分有选择性地富集到自身表面的物质称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。
所谓介面,通俗地讲也就是表面,因此,吸附其实可以看成一种表面现象,吸附剂的吸附性能与其表面特性有密切的关系。
例如比表面积。
比表面积越大,吸附能力越强,通常比表面积随物质多孔性的增大而增大。
典型的吸附分离过程包含四个步骤:首先,将待分离的料液(或气体)通入吸附剂中;其次,吸附质被吸附到吸附剂表面,此时吸附是有选择性的;第三,料液流出;第四,吸附质解吸回收后,将吸附剂再生。
根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同,可将吸附分为成物理吸附、化学吸附和交换吸附三种类型。
二、活性炭的制造活性炭作为一种价廉易得的固体吸附剂,在实际生产生活中均得到广泛应用。
活性炭是用含碳为主的物质,如煤、木屑、果壳以及含碱的有机废渣等作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。
其制造过程大致分为三步:1、干燥:原料在120~130℃情况下脱水。
2.炭化:加热温度在170℃以上时,原料中有机物开始分解,到400~600℃时炭化分解完毕。
3、活化:原料中的有机物炭化后,残图在炭基本结构的微孔中,使微孔堵塞。
在高温条件下通入活化气,在缺氧情况下使残留炭发生水煤气反应,使微孔扩大,得到多孔结构的活性炭。
三、活性炭的分类由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭的种类(品种)很多,到目前为止尚无精确的统计材料,估计世界上活性炭品种不下千种。
1.按原料来源分1.1木质活性炭木质活性炭是指由木材、农作物秸杆、竹材及其加工废弃物和果壳为原料制造的活性炭产品。
1.2 兽骨、血炭利用兽骨、血为原料,按照一定方法制成的炭(有的含碳量只有百分之十几)也具有不差的吸附性能,严格意义上来说这种产品不能算作活性炭。
一、活性炭的分类1、按活性炭的形状分类形状特征粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外,还包括颗粒活性炭的粉化产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类。
活性炭的外表面因破碎而具有棱角球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。
有丝状、布状及毡状几种2、按活性炭的制造方法分类活化方法活化剂化学药品活化法活性炭氯化锌、磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠等化学药品强碱活化法活性炭氢氧化钾、氢氧化钠等气体活化法活性炭水蒸气、二氧化碳、空气等水蒸气活化法活性炭水蒸气3、按活性炭的机能分类活性炭机能高比表面积活性炭比表面积为2500m 2 /g以上的高比表面积活性炭,用强碱活化法制造分子筛活性炭孔径非常小,用于分离气体添载活性炭在活性炭上添载上金属盐之类各种化学药品,用于脱臭、触媒等场合生物活性炭水处理的方法之一。
使活性炭表面形成微生物膜,通过微生物的分解作用进行净化。
与臭氧处理配合,用于净水的高度处理二、活性炭吸附原理活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
1、物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。
活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。
其中起主要作用的是分子之间相互吸附作用力,也叫“范德瓦引力”。
虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的。
由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止。
就像磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力(活性炭内部的C分子受到四面八方的力,受力均衡;而活性炭表面C分子只受到内部的力,受力不平衡,合力指向内部,故活性炭有吸附外界分子来平衡内部力的趋势,从而附近的分子在活性炭表面富集)。
吸附性活性炭
活性炭是一种经特殊处理的炭,将有机原料(果壳、煤、木材等)在隔绝空气的条件下加热,以减少非碳成分(此过程称为炭化),然后与气体反应,表面被侵蚀,产生微孔发达的结构(此过程称为活化)。
由于活化的过程是一个微观过程,即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀,所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。
活性炭表面的微孔直径大多在2~50nm之间,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面积,每克活性炭的表面积为500~1500m2,活性炭的一切应用,几乎都基于活性炭的这一特点。
内容简介:活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成,具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,特异性吸附能力较强的炭材料的统称。
理化特性:根据活性炭的外形,通常分为粉状和粒状两大类。
粒状活性炭又有圆柱形、球形、空心圆柱形和空心球形以及不规则形状的破碎炭等。
随着现代工业和科学技术的发展,出现了许多活性炭新品种,如炭分子筛、微球炭、活性炭纳米管、活性炭纤维等。
常用的活性炭分类:
1.按原料分类:果壳炭(椰壳、杏核、核桃壳、橄榄壳等)煤质炭、木质炭等。
其中:椰壳材质(特别是东南亚椰壳)以强度高、吸附性能好、灰份低、使用周期长被国内外公认为是最佳的活性炭原料。
2.按制造方法分类:气体活化法炭(或物理活化法炭)、化学活化法炭(或化学药品活化法炭)、化学-物理法活性炭.
3.按外观形状分类:不定型颗粒活性炭(或称破碎活性炭)、成型活性炭(或定型活性炭)和粉状活性炭.
活性炭的吸附作用:主要发生在这些空隙和表面上,活性炭孔壁上大量的分子可以产生强大的引力将水和空气中的杂质吸引到孔隙中。
活性炭的吸附可分为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,用于去除水和空气中杂质,这些杂质的分子直径必须小于活性炭的孔径。
不同的原材料和加工工艺造成活性炭不同的微孔结构、比表面积和孔径,适用于不同的需求。
活性炭不仅含有碳元素,而且在其表面含有官能团,与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质常发生在活性炭的表面。
介质中的杂质通过物理吸附和化学吸附不断进入活性炭的多孔结构中,使活性炭吸附饱和、吸附效果下降。
吸附饱和后的活性炭需要进行活化再生,恢复其吸附能力,重复使用。
评价活性炭的吸附性能指标主要有亚甲蓝值、碘值和焦糖吸附值等,吸附容量越大,吸附效果越好。
. . . .. .c. .. .. . 活性炭活性炭是一种黑色粉状,粒状或丸状的无定形具有多孔的碳,主要成分为碳,还含少量氧、氢、硫、氮、氯。
也具有石墨那样的精细构造,只是晶粒较小,层层间不规那么堆积。
具有较大的外表积(500~1000米2/克),有很强的吸附性能,能在它的外表上吸附气体、液体或胶态固体;对于气体、液体,吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。
其吸附作用具有选择性,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,压强越大温度越低浓度越大,吸附量越大。
反之,减压,升温有利于气体的解吸。
常用于气体的吸附、别离和提纯,溶剂的回收,糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂,饮用水及冰箱的除臭剂,防毒面具中的滤毒剂,还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。
早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨,后来主要采用煤,经干馏、活化处理后得到活性碳。
生产方法有:①蒸汽、气体活化法。
利用水蒸气或二氧化碳在850~900℃将碳活化。
②化学活化法。
利用活化剂放出的气体,或用活化剂浸渍原料,在高温处理后都可得到活性炭。
活性炭具有微晶构造,微晶排列完全不规那么,晶体中有微孔〔半径小于20[埃]=10-10米〕、过渡孔〔半径20~1000〕、大孔〔半径1000~100000〕,使它具有很大的外表,比外表积为500~1700米2/克。
这决定了活性炭具有良好的吸附性,可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。
工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好,它的构造力求稳定,吸附所需能量小,以有利于再生。
活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味,气体别离、溶剂回收和空气调节,用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。
活性炭脱色效果在水中最强,有机溶剂中较弱。
一般加0.1—3%〔W/V〕,搅拌30~60分钟,活性炭的粒度对脱色时间有影响,而且不同生产厂家,不同加工方法生产的活性炭,脱色效果相差很大。
活性炭活性炭是一种黑色粉状,粒状或丸状的无定形具有多孔的碳,主要成分为碳,还含少量氧、氢、硫、氮、氯。
也具有石墨那样的精细结构,只是晶粒较小,层层间不规则堆积。
具有较大的表面积(500~1000米2/克),有很强的吸附性能,能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体;对于气体、液体,吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。
其吸附作用具有选择性,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,压强越大温度越低浓度越大,吸附量越大。
反之,减压,升温有利于气体的解吸。
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,饮用水及冰箱的除臭剂,防毒面具中的滤毒剂,还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。
早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨,后来主要采用煤,经干馏、活化处理后得到活性碳。
生产方法有:①蒸汽、气体活化法。
利用水蒸气或二氧化碳在850~900℃将碳活化。
②化学活化法。
利用活化剂放出的气体,或用活化剂浸渍原料,在高温处理后都可得到活性炭。
活性炭具有微晶结构,微晶排列完全不规则,晶体中有微孔(半径小于20[埃]=10-10米)、过渡孔(半径20~1000)、大孔(半径1000~100000),使它具有很大的内表面,比表面积为500~1700米2/克。
这决定了活性炭具有良好的吸附性,可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。
工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好,它的结构力求稳定,吸附所需能量小,以有利于再生。
活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味,气体分离、溶剂回收和空气调节,用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。
活性炭脱色效果在水中最强,有机溶剂中较弱。
一般加0.1—3%(W/V),搅拌30~60分钟,活性炭的粒度对脱色时间有影响,而且不同生产厂家,不同加工方法生产的活性炭,脱色效果相差很大。
脱色温度和PH要根据你产物的性质,通过试验确定了。
活性炭,是一种多孔性物质,是碳粒被部分氧化侵蚀而成,其表面积大,吸附能力强,常用于吸附气体或液体中的有机物。
活性炭目前主要有3种形状:颗粒,粉末,纤维
活性炭滤芯目前有4种成型方式:缠绕,烧结,挤出,盒装,及其它变种理论上,比表面积:纤维活性炭>粉末活性炭>颗粒活性炭
滤芯的成型方法对吸附量有很大影响:活性炭纤维与粉末活性炭因为堆积密度小,在同样的空间内只能装下远少于颗粒状的活性炭,所以不能单纯的认为比表面积大效果就一定好。
理论上来说,烧结滤芯的效果好于挤出,因为烧结过程中由于温度高,会将树脂粘结剂逐步碳化而不堵塞活性炭表面,但事实上国内的烧结活性炭没有达到相应的温度,效果与挤出无异。
吸附活性炭滤芯和卷绕活性炭滤芯,在造浆过程中添加了有机粘合剂,很可能会消耗一部分活性炭的微孔,且其粘合剂不一定符合食品卫生标准,从这个角度来看还不如烧结和挤出。
好的活性炭滤芯,应该滴水在其表面时,能够很快的渗透进去,放入水中时,因液体的置换,表面有大量气泡放出,对家用净水机来说,不使用非食品级的粘合剂。
似乎最理想就是盒装颗粒碳滤芯了,但事实上,因为过水时间短,颗粒活性炭的吸附速度没有理想中那么好,不一定起到很好的效果。
这也是为什么很多时候应用活性炭要多级串联,无非是增加其与水的接触时间罢了。
基于以上原理,市面上的所谓简易活性炭口罩,非常的薄,活性炭含量又少,其效果可想而知。
有个应用活性炭的好法子就是将其制备成小盒装能放置于水杯或水壶中,经过约10分钟的吸附,效果才能很好体现出来。
如果是粉炭,当然是粒度越细越好,因为单纯看,表面积越大,吸附能力越强,而且吸附速度越快,因为根据活性炭吸附时间段进行分析,关键吸附时间是杂质从活性炭表面到内部的时间,也就是穿刺时间,当然粒度越小越好了。
在这里要求的是活性炭的均匀度,也就是活性炭的粒度越匀越好。
而且活性炭的过滤主要靠自身来过滤(滤饼),而且无论多好的活性炭,在使用过程中,不可避免的会出现碎炭。
对于物理吸附,吸附能力和吸附速度是两码事,低温有利于吸附能力,高温有利于吸附速度,简单的热运动的道理,设计到具体工艺的吸附效率,还是使用者自己来选择)
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。
活性炭包装最好是密封包装的。
因为在空气中或多或少地弥漫着各种有机大分子物质,特别是象在刚装修不久的商店或家里的储藏柜里酚醛类物质浓度极大,这些物质都会被活性炭所吸附,日积月累,活性炭的吸附性能会因为吸附了这些物质而降低甚至无法使用。
因此越是吸附值高的活性炭越应该采用密封包装以防止活性炭性能被外界干扰。
活性炭的再生,去超市购买活性炭是否被告知用过的活性炭只要放在太阳下晾晒一下就能继续使用?在家用情况下这不失为一个办法,尽管其起到的效果有限。
活性炭是可以再生的,即所谓的解吸附,一般来说只要破坏其吸附平衡或给予其所吸附的物质足够的能量,都可以使其解吸附(再生),但真正的再生还是要厂进行重新煅烧。
一般来说,活性炭会持续的从空气中吸附水分及其它有机物,直到饱和为止,所以,正规的活性炭外包装,必须是密封的,国外厂家一般用的真空包装。
国内有的厂家直接用纸盒包装,里面用个自封袋,结果也还是密封不好。
活性炭是一个非常专业的化工门类,要生产活性炭,必须要有专业的仪器和设备,投资都在几百万以上,而竹炭厂家都是靠发展加盟商来赚钱,它们根本就不是活性炭生产厂家,所生产的竹炭根本就没有活化过,所以,竹炭根本就不敢叫活性炭。
前市场上很多都以竹炭冒充活性炭来误导消费者,(竹炭只是经过炭化的炭,而不是经过活化而具有活性的活性炭。
竹子由于质地疏松,不适合作为活性炭的原材料),所以竹碳不属于活性炭,因此无法用于治理室内污染,和活性炭存在较大区别。
用活性炭去除有机污染物主要是由于物
理吸附。
使用所有分子特别是孔壁表面分子
的吸力,炭表面对有机物的吸力大于使有机
锡保持溶解于水中的力,就吸附水中的有机
物。
吸附表面处产生的吸附力等于各个炭原
子与被吸附分子间相互作用力之和。
,根据经
验,高分子量、低溶解度和络合分子结构的
有机化合物要比低分子量、高溶解度和分子
结构简单的化合物容易被活性炭吸附。
例如
苯的溶解度相对较低,而且是芳环结构,要
比低分子量高溶解度的丙酮容易被吸附。
低
分子量有机化合物如丙酮也有少量被吸附,
但活性炭用量大。
由于天然水中有机物的分子体积(分子量)远远大于一般吸附性能测试中所用的碘、亚甲基蓝、四氯化碳等的分子体积。
活性炭微观结构中有大孔(>100 nm)、过渡孔(2~100nm)和微孔(<2nm),构成活性炭比表面积的主要是微孔。
活性炭吸附是一种表面现象,吸附量除了与比表面积多少有关外,还要考虑吸附的动力因素,即吸附质能否顺利到达活性炭的微孔表面。
曾有人通过计算认为,当吸附质直径大于孔道直径1/3以上时,被吸附质运动就受阻,吸附量下降。
天然水中有机物大多以腐殖质形式存在,主要包括四大组分:腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁。
这些物质的分子量大约为几百至几十万,比碘、亚甲基蓝、四氯化碳的分子量大得多。
从这一点进行分析,活性炭对天然水中有机物的吸附主要受过渡孔影响,而不是受微孔支配。
这从表2中九种活性炭的孔容、孔面积可看出,过渡孔最多的是5#活性炭,它也正是现场运行试验中对水中有机物吸附最好的活性炭。
活性炭在实际天然水质中吸附量多少(即运行周期长短)与过渡孔多少有关,而与微孔(比表面积)多少却相关性不好。
亚甲兰值与实际的运行效果没有多大关系。
亚甲兰值在表示活性炭液相吸附性能时,主要反映活性炭的脱色能力,一般此值越高,表示活性炭吸附性能越好。
相对应的,对以亚甲兰分子(分子量为374)为代表的分子量大约370左右、极性和线性结构的显色物质来说,亚甲兰值可以表征活性炭对此类物质的吸附能力。
亚甲兰值与碘值相类似,也反映了活性炭的孔隙结构,特别是微孔的数量。
国家标准对该值进行了规定,因此亚甲兰值标准仍采用国家标准,定为≥180mg/g。