活性炭吸附箱

1 活性炭定义及元素组成

   活性炭是一种黑色多孔的固体炭质。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得，后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。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。普通活性炭的比表面积在500～1700 m2/g间。具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。
   活性炭在元素组成方面，80%-90%以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除碳元素外，还包含布两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，几种活性炭的元素组成 。活性炭行家可以看出，活性炭还含有少量的氢和氧，氯化锌法活性炭中含有少量的Cl。

2 活性炭的工作原理

   活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。影响活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和浓度；废水的PH值；悬浮固体含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭吸附是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛的应用。

   活性炭能有效吸附氯代烃、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多酯类和芳烃化合物。二级出水中也含有不被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物质，比原有的有机物更难被活性炭吸附，活性炭对THMS的去除能力较低，仅达到23-60%。活性炭吸附法与其他处理方法联用，出现了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工艺、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明显延长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。

   活性炭吸附技术，诞生于第一次世界大战时期，在残酷的毒气战中官兵们佩带防毒面具保护自己。2003年非典时期，医生护士们乃至众多普通百姓都用活性炭口罩作为自己最后的防线！这些足以证明，活性炭吸附技术成为目前最成熟的有害气体吸附治理技术。活性炭是一种多孔的含碳物质，其发达的空隙结构使它具有很大的表面积，所以很容易与空气中的有毒有害气体充分接触，活性炭孔周围强大的吸附力场会立即将有毒气体分子吸入孔内。

   活性炭吸附技术利用碳的吸收异味、吸附有害气体的原理，很早以前就开始使用，因此比较成熟、稳定，而且成本低廉，无毒无副作用，对硫化氢、氨气、甲醛、苯、挥发性有机物（VOC）的吸附效果很好，不会产生二次污染。

3 活性炭的分类

1. 椰壳炭——椰壳活性炭以海南、东南亚等地的优质椰子壳为原料，原料经过筛选、水蒸气碳化后精制处理，然后再经除杂、活化筛分等系列工艺制作而成。椰壳活性炭为黑色颗粒状，具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用。广泛应用于冶金化工、石油电力、食品饮料、饮用水、纯净水、工业用水的深度净化以及贵重金属的提炼，具有脱色除臭、吸附除浊之功效，和沸石、分子筛配用效果更佳,深受用户欢迎。
2. 果壳炭——果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料，经炭化、活化、精制加工而成。具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙节构发达、吸附性能强等特点。并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业，对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。
3. 木质炭——是以优质木材为原料，外形为粉末状，经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭，具有比表面积大，活性高，微孔发达，脱色力强，孔隙结构较大等特点，孔隙结构大，能有较吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。主要用于食品、酒类、油类、饮料、染料、化工、自来水净化、污水处理、降COD、药用活性炭等各种用途脱色。
4. 柱状炭——①特点：采用优质木屑、椰壳等为原料，经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。②独创性：采用非粘结成型活性炭专有技术。改变传统用煤焦油、淀粉等传统粘结剂成型的办法。不含粘结剂成份，完全靠炭分子之间的亲和力和原料本身的特殊性质。科学配方，制作而成，有效避免炭孔堵塞，充分发挥丰富发达炭孔的吸附功能。③先进性：由于采用优质木屑、椰壳为原料，制成的柱状活性炭比传统的煤质柱状炭灰份低、杂质少、气相吸附值、CTC占绝对优势。产品孔径分布合理，达到最大吸附与脱附，从而大大提高产品的使用寿命（平均2-3年），是普通煤质炭的1.4倍。有柱状和球形颗粒等规格。④适用性：气相吸附、有机溶剂回收（苯系气体甲苯、二甲苯、醋酸纤维行业中的丙酮回收）、杂质和有害气体去除与废气回收 、炼油厂、加油站、油库过量汽油回收。
5. 煤质炭——煤质柱状活性炭选用优质无烟煤为原料，采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色圆柱状颗粒；具有合理的孔隙结构，良好的吸附性能，机械强度高，易反复再生，造价低等特点；用于有毒气体的净化，废气处理，工业和生活用水的净化处理，溶剂回收等方面。

4活性炭的挑选

1. 碘值——碘值是活性炭的一个性能差数，果壳、竹炭、煤制的碘值都在几百，活性炭原料碘值从800、850、900、950、1000、1100mg/g等多种，吸附能力也不同，成本价格也不同。
2. 用手掂重量——要想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，十分有趣。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。

    活性炭虽然在外型和用途方面可以有许多品种，但活性炭有一个共同的特性，那就是“吸附性”。活性炭产生吸附性的原因就是因为它有发达的孔隙结构，就象我们所见到的海绵一样，在同等重量的条件下，海绵比其他物体能吸收更多的水，原因也是因为它具有发达的孔隙结构。但活性炭的这种孔隙结构是肉眼无法看见的，因为他们只有1×10-12mm―10-5mm之间，比一个分子大不了多少。活性炭孔隙发达的程度是难以想象的，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。

    只有具备大量孔径略大于有毒有害气体分子直径的活性炭，才有极强的吸附能力。而要达到这一要求，对活性炭的材料选择和加工（造孔、活化）要求就极为严格。活性炭完全符合气相吸附，颗粒大小在20-40目，比表面积极大，内部空隙发达，密度小，手感轻，气泡现象剧烈，同样重量体积更大，可有效净化室内空气。能够吸附空气中的有味、有毒及各种有害气体，特别是对空气中的甲醛、苯系物、TVOC、CO、NH3、O3和Cl2等有独特的吸附净化及催化的能力，广泛用于装修污染去除、过虑器和空调等设备中。

5 活性炭的应用领域和范围

    化工、油品、石油化工、制药、农药、汽车部件、涂装、电气、电子元件、印刷、电镀、罐装车、橡胶、感光材料、纤维、塑胶、人造革、干洗等行业。适用有机物种类：

1. 烃类：苯、甲苯、正己烷、石脑油、环己烷、甲基环己烷、二氧杂环己烷、稀释剂、汽油等；
2. 烯类：三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、氟立昂等；
3. 醛酮类：甲醛、糠醛、丙酮、MEK（甲乙酮）、MIBK（甲基异丁[基甲]酮）、环己酮等；
4. 酯类：醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯等；
5. 醚类：甲醚、甲、THF（四氢呋喃）等；
6. 醇类：甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等；
7. 聚合用单体：氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯等；
8. 酰胺类：二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺等；

6 活性炭的常规技术参数

1. 活性炭吸附废气温度不可以高于40度；
2. 吸附饱和度26-33%；
3. 普通活性炭的比表面积在500～1700m2/g；
4. 充填密度0.45-0.55g/cm；
5. 水分≤10%；
6. 活性炭吸附饱和后，加热废气对饱和活性炭进行脱附，脱附温度一般不高于120℃；蒸汽对饱和活性炭进行脱附时，脱附温度可以高于120℃，但一般不超过200℃，具体情况还需要根据废气特性进行调整；
7. 每1公斤活性炭吸附0.3公斤有机废气，不过按照0.15公斤/公斤活性炭估计比较保险点。

7 活性炭装置

   废气经预处理装置处理后进入活性炭吸附箱，此时有机废气经过活性炭时溶剂被吸附在活性炭表面，而洁净气体由后置引风机排空。活性炭吸附废气中的有机溶剂是非常适合的。这是因为其他吸附剂具有亲水性，能吸附气体中的水分子，而对无极性或弱极性的有机溶剂，吸附率低：而活性炭则相反，它具有疏水性，对有机溶剂有较高的吸附效率。

   利用活性炭多微孔的吸附特性吸附有机废气是一种最有效的工业处理手段。活性炭吸附装置采用新型活性炭，该活性炭比表面积和孔隙率大，吸附能力强，具有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性，净化效率高。有机废气通过吸附装置，与活性炭接触，废气中的有机污染物被吸附在活性炭表面，从而从气流中脱离出来，达到净化效果。从活性炭吸附装置排出的气流已达排放标准，可直接排放。我司设计制作的活性炭吸附箱有抽屉式，格栅填装式，上装下卸式，可以根据客户具体要求进行设计及加工制作满足客户的需求。