成都送水網(wǎng)解讀飲用水處理中的材料——活性炭的種類,
活性炭(carbon)是一種非常優(yōu)良的吸附劑,它是利用木炭、各種果殼和優(yōu)質(zhì)煤等作為原料,通過(guò)物理和化學(xué)方法對(duì)原料進(jìn)行破碎、過(guò)篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。
活性炭聲名遠(yuǎn)揚(yáng)是從第一次世界大戰(zhàn)開(kāi)始。1915年第一次世界大戰(zhàn)期間,德軍向英法聯(lián)軍使用了可怕的新武器——化學(xué)毒氣氯氣。英法士兵當(dāng)場(chǎng)死了五千多人,受傷的有一萬(wàn)五千多人。有“矛”必然就會(huì)發(fā)明“盾”,有化學(xué)毒氣必然就會(huì)發(fā)明防毒武器。在兩個(gè)星期后,軍事科學(xué)家就發(fā)明了防護(hù)氯氣毒害的武器,他們給前線每個(gè)士兵發(fā)了一種特殊的口罩,這種口罩里有用硫代硫酸鈉和碳酸鈉溶液浸過(guò)的棉花。這兩種藥品都有除氯的功能,能起到防護(hù)的作用。但是如果敵方改用第二種毒氣,這種口罩就無(wú)能為力了。
事實(shí)也是如此,此后不到一年,雙方已經(jīng)用過(guò)十幾種不同的化學(xué)毒氣,包括現(xiàn)今人們所熟知的芥子毒及氰氫化合物。所以必須找到一種能使任何毒氣都會(huì)失去毒性的物質(zhì)才好。這種萬(wàn)能的解毒劑在1915年末被科學(xué)家找到了,它就是活性炭。在1917年,交戰(zhàn)雙方的防毒面具里都裝上了活性炭。毒氣對(duì)交戰(zhàn)士兵的危害程度就大大降低了。
隨著全球環(huán)境污染的加劇,活性炭又從戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)入普通百姓的生活中,它廣泛應(yīng)用于飲用水凈化,污水處理廠等方面?;钚蕴坑捎诰哂形健⒋呋鸵欢ǖ幕瘜W(xué)反應(yīng)性能,同時(shí)又具有物理、化學(xué)的相對(duì)穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于幾乎所有國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活中。
活性炭種類與功能
由于原料來(lái)源、制造方法、外觀形狀,應(yīng)用場(chǎng)合不同,活性炭品種不下千種。
① 按原料來(lái)源
木質(zhì)活性炭:木質(zhì)活性炭是指由木材、農(nóng)作物秸稈、竹材及其加工廢棄物和果殼為原料制造的活性炭產(chǎn)品,(如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉碳等)。
礦物質(zhì)原料活性炭:這一類活性炭是指由各種煤和石油及其加工產(chǎn)物(包括煤焦油、煤瀝青、煤半焦、石油烴類、石油渣油、石油瀝青、石油焦等)為原料制成的活性炭。
其他原料的活性炭:為了科學(xué)研究和特殊用途的需要以及擴(kuò)大活性炭原料來(lái)源,也可以用合成樹(shù)脂、廢橡膠、廢塑料、生活和工業(yè)垃圾中的有機(jī)物等為原料制造活性炭?,F(xiàn)在還有用金屬碳化物為原料,將金屬除去而制造中孔特別發(fā)達(dá)的活性炭。
再生活性炭:為了充分利用資源,許多在不同場(chǎng)合對(duì)已經(jīng)使用過(guò)且已失去吸附性能的活性炭經(jīng)過(guò)不同方法的加工又恢復(fù)了全部或部分吸附性能,進(jìn)行重復(fù)使用。使失去吸附性能的活性炭恢復(fù)吸附活性的過(guò)程叫活性炭再生,經(jīng)過(guò)再生過(guò)程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有熱再生、化學(xué)洗脫、溶劑萃取再生、生物再生等。
② 按制造方法
可分為化學(xué)法活性炭(化學(xué)炭):將含碳原料與某些化學(xué)藥品混合后進(jìn)行熱處理,制取活性炭的方法叫化學(xué)法。用化學(xué)法生產(chǎn)的活性炭又稱為化學(xué)法活性炭或化學(xué)炭。可以作為化學(xué)法的化學(xué)藥品又稱作活化劑,活化劑有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等,許多酸、堿、鹽都可以用作活化劑,主要從活性炭的性能和經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮采用何種活化劑。
化學(xué)制法制造活性炭由于加入了化學(xué)品在制造過(guò)程中應(yīng)當(dāng)極其重視環(huán)境保護(hù)以及產(chǎn)品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問(wèn)題。
物理法活性炭:以炭為原料用水蒸氣、二氧化碳、空氣(主要是氧)或它們的混合物(煙道氣)為活化介質(zhì),在高溫(600~1000℃)進(jìn)行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制的活性炭叫物理法活性炭,也稱作物理炭。
一般說(shuō)來(lái)物理炭的微孔(孔直徑或孔寬小于1.5納米的空隙)發(fā)達(dá),主要用于氣相吸附場(chǎng)合或小分子液相吸附場(chǎng)合。
化學(xué)—物理法或物理—化學(xué)法活性炭:在了解化學(xué)炭和物理炭的同時(shí),還應(yīng)當(dāng)提及化學(xué)—物理法或物理—化學(xué)法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學(xué)法與物理法的組合可以對(duì)活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,從而制取許多性能不同的活性炭。這種化學(xué)—物理法或物理—化學(xué)法是許多年來(lái)及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)世界各國(guó)活性炭工作者非常關(guān)注的活性炭制取方法。
由于原料來(lái)源、制造方法、外觀形狀,應(yīng)用場(chǎng)合不同,活性炭品種不下千種。
③ 按照外觀形狀
粉狀活性炭(PAC):一般將90% 以上通過(guò)80目標(biāo)準(zhǔn)篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時(shí)有吸附速度較快,吸附能力使用充分等優(yōu)點(diǎn),但需專有的分離方法,隨著分離技術(shù)的進(jìn)步和某些應(yīng)用要求的出現(xiàn),粉狀炭的粒度有越來(lái)越細(xì)化的傾向,有的場(chǎng)合已達(dá)到微米甚至納米級(jí)。
顆?;钚蕴浚℅AC):通稱把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆?;钚蕴?。顆粒活性炭又分為下列幾種:1. 不定型顆?;钚蕴?,一般由顆粒狀原料經(jīng)炭化、活化,然后破碎篩分至需要顆粒度制成,也可以用粉狀活性炭加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑經(jīng)適當(dāng)加工而成。2. 圓柱形活性炭,又稱柱狀炭,一般由粉狀原料和粘結(jié)劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成,也可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑擠壓成型。柱狀炭又有實(shí)心和中空之分,中空柱狀炭是柱狀炭?jī)?nèi)有人造的一個(gè)或若干個(gè)有規(guī)則的小孔。3. 球形活性炭,球形活性炭形狀為圓球形的活性炭,它的制取方法與柱狀炭類似,但有成球過(guò)程。也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成,還有可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑成球加工而成。球形活性炭也有實(shí)心和空心球形活性炭之分。
活性炭纖維(ACF):活性炭纖維是新一代高效活性吸附材料和環(huán)保功能材料,是活性炭的更新?lián)Q代產(chǎn)品。較高的技術(shù)含量和較高的產(chǎn)品附加值是其主要特征,可使吸附裝置小型化,吸附層薄層化,吸附漏損小,效率高,節(jié)能經(jīng)濟(jì),可以完成顆?;钚蕴繜o(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作。
燒結(jié)活性炭:燒結(jié)活性炭濾芯是80~100目的炭粉通過(guò)磨具高溫定型生產(chǎn)。燒結(jié)成10"20"30"40"等規(guī)格活性炭濾芯,并能夠?yàn)橛脩舳ㄗ鎏厥獬叽绲臑V芯。燒結(jié)活性炭濾芯不僅用于吸附水中的異味及溶解于水中的余氯,而且能夠過(guò)濾水中的雜質(zhì)。
壓縮活性炭:壓縮活性炭濾芯是采用30~60目無(wú)毒,無(wú)味高效值的植物活性炭或煤質(zhì)活性炭做主體,再輔以食用級(jí)材料黏合,經(jīng)特殊工藝加工成型,加上外層PP織布包覆。過(guò)濾孔徑為5~10微米,它集吸附、過(guò)濾、截獲催化作用于一體,是目前液體、空氣凈化行業(yè)中替代散狀活性炭較為理想的新型換代產(chǎn)品。
④ 載銀活性炭
選用優(yōu)質(zhì)果核殼為原料,采用特殊載銀工藝精制而成。廣泛用于凈水器、礦泉壺飲水機(jī)等凈化滅菌設(shè)備中,其凈化水的效果高于普通凈水炭。載銀后的活性炭依照銀離子的微動(dòng)效應(yīng)起到抑菌、殺菌的作用。
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