第七章吸附剂.pptx

上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23一、比表面 比表面是比表面积的简称。根据实际需要，比表面积分为内比表面积、外比表面积、和总比表面积；通常未注明情况下粉体的比表面积是指单位质量粉体颗粒外部表面积和内部孔结构的表面积之和，单位m2/g。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 理想的非孔性物料只具有外表面积，如硅酸盐水泥、一些粘土矿物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面积和内表面积，如石棉纤维、岩（矿）棉、硅藻土等。测定方法有容积吸附法、重量吸附法、流动吸附法、透气法、气体附着法等。比表面积是评价催化剂、吸附剂及其他多孔物质如石棉、矿棉、硅藻土及粘土类矿物工业利用的重要指标之一。石棉比表面积的大小，对它的热学性质、吸附能力、化学稳定性、开棉程度等均有明显的影响。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 孔结构的含义：孔径大小及分布，孔的形状，孔体积，孔隙率、单位质量吸附剂的孔体积。 孔隙率：孔体积与固体总体积之比。 IUPAC标准：孔宽度小于1nm为微孔；250nm为中孔；大于50nm为大孔。 孔径分布：孔体积与孔半径的关系。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 单位体积物质质量为密度。对于孔性或粉状物体，有表观单位体积物质质量为密度。对于孔性或粉状物体，有表观密度、堆积密度和真密度之分。密度、堆积密度和真密度之分。 表表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。对观密度是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。对于形状规则的材料，直接测量体积；对于形状非规则的材料，于形状规则的材料，直接测量体积；对于形状非规则的材料，可用蜡封法封闭孔隙，然后再用排液法测量体积；对于混凝土可用蜡封法封闭孔隙，然后再用排液法测量体积；对于混凝土用的砂石骨料，直接用排液法测量体积，此时的体积是实体积用的砂石骨料，直接用排液法测量体积，此时的体积是实体积与闭口孔隙体积之和，即不包括与外界连通的开口孔隙体积。与闭口孔隙体积之和，即不包括与外界连通的开口孔隙体积。由于砂石比较密实，孔隙很少，开口孔隙体积更少，所以用排由于砂石比较密实，孔隙很少，开口孔隙体积更少，所以用排液法测得的密度也称为表观密度，材料的含水状态变化时，其液法测得的密度也称为表观密度，材料的含水状态变化时，其质量和体积均发生变化。通常表观密度是指材料在干燥的状态质量和体积均发生变化。通常表观密度是指材料在干燥的状态下的表观密度，其他含水情况应注明。下的表观密度，其他含水情况应注明。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 堆积密度也为假密度或堆积度。堆积密度也为假密度或堆积度。 堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量 。 真密度：指材料在绝对密实状态下的体积内固体真密度：指材料在绝对密实状态下的体积内固体物质的实际体积，不包括内部空隙。物质的实际体积，不包括内部空隙。多孔固体颗颗粒扣除了内部孔空隙后的密度。多孔固体颗颗粒扣除了内部孔空隙后的密度。 对催化剂又称骨架密度。对催化剂又称骨架密度。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭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，比缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。表面积大。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 特征特征（1）具有大的比表面和发达的微孔结构，比）具有大的比表面和发达的微孔结构，比表面可达几百至上千表面可达几百至上千m2/g，（，（2）具有碳的角形排列的）具有碳的角形排列的网状平面组成的微晶群和无规则碳结构，对吸附分子网状平面组成的微晶群和无规则碳结构，对吸附分子有强烈的色散力作用，同时表明可以有不同类型的含有强烈的色散力作用，同时表明可以有不同类型的含氧基团和杂原子，对某些极性分子有强烈的氧基团和杂原子，对某些极性分子有强烈的 极性作用极性作用力，因此，活性炭一般情况下归于非极性吸附剂，实力，因此，活性炭一般情况下归于非极性吸附剂，实际上同时可以吸附极性和非极性物质（际上同时可以吸附极性和非极性物质（3）化学稳定性）化学稳定性好，耐酸，耐碱。好，耐酸，耐碱。 缺点：机械强度较差，高温易燃，使用时加入辅料。缺点：机械强度较差，高温易燃，使用时加入辅料。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭是传统而现代的人造材料，又称碳分子筛，自从活性炭是传统而现代的人造材料，又称碳分子筛，自从问世一百年来，活性炭应用领域日益扩展，应用数量不断递问世一百年来，活性炭应用领域日益扩展，应用数量不断递增。回述炭应用的历史，记载如下：增。回述炭应用的历史，记载如下： (1)公元前公元前1550年，埃及有作为医用的记载年，埃及有作为医用的记载; (2)公元前公元前460359年，希腊医生用以治羊癫疯年，希腊医生用以治羊癫疯; (3) 15181593年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治病病 (4) 1993年有外用于溃疡；年有外用于溃疡； (5) 1794年，英国有家糖厂用于加速脱色。年，英国有家糖厂用于加速脱色。 上述例证应用的都是木炭，不是活性炭上述例证应用的都是木炭，不是活性炭。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭作为人造材料，是在1900年和1901年才发明的，发明者Raphael von Ostrejko,取得英国专利B.P.14224(1900);英国专利B.P.18040（1900）德国专利Ger.P.136792（1901）。 他发明将金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳或水蒸气与炭化材料反应制造活性炭。1911年在维也纳附近的工厂首次用于工业生产，当时产品是粉状活性炭，同年在荷兰有上市；1912年在捷克斯洛伐克有售。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 世界公认:活性炭活性炭为万能吸附剂 专家提示:活性炭吸附法去除室内污染是目前应用最广泛、最成熟、最安全、效果最可靠、吸收物质种类最多的一种方法。 活性炭作为一种优良的物理、化学吸附剂，越来越受到人们的重视。 高效环保活性炭包能够吸附空气中的甲醛、氨、苯、二甲苯、氡等室内所有有害气体分子，快速消除装修异味，均匀调节空间湿度，对于居室、家具衣橱、书柜、鞋柜、鞋内、冰箱、卫生间、地板、鱼缸、汽车、空调、电脑、办公、宾馆及娱乐场所，都有很好的效果,它是甲醛的克星，杀毒的专家。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 回顾百年来世界活性炭应用的历史，不妨粗略划分为三个阶段： (1)第一阶段，从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段: (2)第二阶段，从约20世纪20年代中期为成长阶段; (3)第三阶段，从20世纪中期到20世纪末期为发展阶段，发展成为环保大应用阶段。 这三个阶段可用活性炭应用历程中两件历史性大事。作为划分的界限。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 第一件大事是活性炭防毒面具，在20世纪20年代在第一次世界大战中的应用。可以次作为划分活性炭应用历史的第一阶段和第二阶段的界限。 活性炭在初期主要应用是粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。这是工业化学史上辉煌的一页。当时荷兰和捷克斯洛伐克、德国、法国、瑞士等国的制造商和批发商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是被广为看好的新兴产业。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 通过防毒面具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为“万能吸附剂”。 第二件大事是活性炭除臭作用，在20世纪40年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭除臭。以此作为划分活性炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。 此后，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。由此活性炭历史进入了第三阶段，即发展阶段。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 我国活性炭在应用历史上简单分为三个阶段： (1)第一阶段是20世纪40年代以前，我国制药工业、化学工业中使用活性炭量大，都用进口货。 (2)第二阶段自20世纪50年代初开始，国产活性炭上市。1951年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上好的电热活化法厂，接着有氯化锌活化法厂，1958年福建、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂，1966年太原开创斯列普活化法厂，随后我国陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此外，还有不少的转炉、粑式炉等工厂。总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年代的近十万吨。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 生产与应用相互促进，活性炭的应用范围被迅速开拓。从原来单一的通用炭向多种的专用炭发展，例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金碳、载体炭、药用炭、针剂炭、试剂炭等等，足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增，又因产量扩大、成本降低而使出口量上升。我国活性炭的应用，不仅在国内市场发展，而且进入了国际市场。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 (3)第三阶段2003-至今；活性炭应用于装修污染治理，利用先进的造孔技术将活性炭，使其具备与室内有害气体分子大小相匹配的孔隙结构，专用于吸附甲醛、苯系物、氨、氡等所有对人体有害的气体及空气中的浮游细菌。具有吸味、去毒、除臭、去湿、防霉、杀菌、净化等综合功能，有效清除室内环境污染成功应用于装修污染治理，并创立了家康景品牌。目前市场上家用活性炭众多，活性炭已走进千家万户，成为健康时尚的环保产品。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1、检验标准 活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标GB，或按照其他国家标准，如：美国ASTM，日本JIS，德国DIN标准等。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 (1)粒度：采用一套标准筛筛分法，求出留在和通过每只筛子的活性炭重量，表示粒度分布。 (2)静观密度或堆密度：饮食孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (3)体积密度和颗粒密度：饮食孔隙容积而不饮食颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (4)强度：即活性炭的耐破碎性。 (5)耐磨性：即耐磨损或抗磨擦的性能。 这些机械性质直接影响活性炭应用，例如：密度影响容器大小；粉炭粗细影响过滤；粒炭粒度分布影响流体阻力和压降；破碎性影响活性炭使用寿命和废炭再生。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶。在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙。活性炭微孔的孔隙容积一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500-1500m2/g，活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了孔，微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g，表面积最高可达几百平方米，一般只有活性炭总碳种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5 mL/g，表面积只约0.5-2 m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。 所提的活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此不能误认为：把活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。 很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温、密度比水小，是多空的疏水性吸附剂。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 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 。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 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）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭吸附剂的性质活性炭吸附剂的性质 其表面积越大，吸附能力就越强； 活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。 吸附质的性质吸附质的性质 取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等 。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 废水废水pH值值 活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。 PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。 共存物质共存物质 共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 温度温度 温度对活性炭的吸附影响较小 接触时间接触时间 应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。 活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 石化行业石化行业 无碱脱臭（精制脱硫醇）重催的精制装置 乙烯脱盐水（精制填料）乙烯装置 催化剂载体（钯、铂、铑等）苯乙烯、连续重整装置 水净化及污水处理上水及下水的深度处理 电力行业电力行业 电厂水质处理及保护锅炉装置 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 化工行业化工行业 化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制 食品行业食品行业 饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色 黄金行业黄金行业 黄金提取适用炭浆法、堆浸法提金工艺 尾液回收金矿的废物利用及环境保护 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 环保行业环保行业 用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化 相关行业相关行业 香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等,比如活性炭可以作为活性碳罐的填充物用来生产摩托车碳罐 汽车碳罐等。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1、水处理 活性炭吸附广泛应用于在城市污水处理、饮用水及工业废水处理。 城市污水处理 废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物，经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准，也严重影响废水的回用，因此需要深度处理。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 由于活性炭对有机物的吸附能力大，在废水深度处理中得到广泛的应用，具有以下优点： 处理程度高，城市污水用活性炭进行深度处理后，BOD可降低99%； 应用范围广，对废水中绝大多数有机物都有效，包括微生物难于降解的有机物。 适应性强，对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能，可得到稳定的处理效果。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 粒状炭可进行再生重复使用，被吸附的有机物在再生过程中被烧掉，不产生污泥。 可回收有用物质，例如用活性炭处理含酚废水，用碱再生吸附饱和的活性炭，可以回收酚钠盐。 设备紧凑、管理方便。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 饮用水深度处理中的应用 活性炭吸附是建立在常规给水处理基础上，一般设置在砂过滤之后，也可与砂滤料组成双层滤料过滤或以活性炭过滤代替砂过滤。 在利用活性炭吸附进行饮用水深度处理的过程中，发现在活性炭滤料上生长有大量的微生物，使出水水质提高且再生延长，于是发展了一种经济有效的去除水中的微污染物质的生物活性炭工艺，流程为原水（加入混凝剂）澄清过滤（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 工业废水处理中的应用 很多工业废水很难或不能采用生化处理，采用其他方法时，有的不能达到排放标准，或运行费用较高，或操作较麻烦等，例如有毒的有机化合物和某些金属及其化合物等。工程实践表明，活性炭对这些物质有很强的吸附能力。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1、冰箱空调在除味防菌抑菌方面采用了活性炭过滤网。有高科技含量的活性炭过滤网，还能捕捉和抑制空气中的病毒，使室内空气始终保持清新纯净。 2、我们直接饮用的净水，就是水厂采用了臭氧消毒加活性炭过滤的深度处理工艺，使水质达到国家的直接饮用净水标准。 3、03年为防非典传播，也出现活性炭防护口罩，厚厚的纸质过滤网内夹着一层活性炭，可以连续使用10个小时保持干燥。 4、游泳池更换池水时，也使用活性炭过滤杂质。 5、美容方面，近年国际上非常流行的活性炭洁面配方，据说能像磁石般吸走躲入毛孔内的污垢。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。 活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。 再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 活性炭再生技术的发展 随着活性炭的应用范围日趋广泛,活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收,除了每吨废水的处理费用将会增加0.830.90元外，还会对环境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意义。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-231、热再生法 热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。 高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800900C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。 热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 2、生物再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 3湿式氧化再生法 在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法。实验获得的活性炭最佳再生条件为:再生温度230C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率达到(455)%,经5次循环再生,其再生效率仅下降3%。活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:(1)再生过程中活性炭损失往往较大;(2)再生后活性炭吸附能力会有明显下降;(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索全新的再生技术 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1、溶剂再生法 溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。 溶剂再生法比较适用于那些可逆吸附,如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强,往往一种溶剂只能脱附某些污染物,而水处理过程中的污染物种类繁多,变化不定,因此一种特定溶剂的应用范围较窄。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 2、电化学再生法 电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。该方法将活性炭填充在两个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因电泳力作用发生脱附。该方法操作方便且效率高、能耗低,其处理对象所受局限性较小,若处理工艺完善,可以避免二次污染。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 实验结果表明,电化学再生活性炭具有较高的再生效率,可达到90%。此外,对工艺参数的研究表明,再生位置是活性炭再生工艺中最重要的影响因素,电解质NaCl浓度是较重要的影响因素,再生电流和再生时间对活性炭的电化学再生也有一定的影响。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 3、超临界流体再生法 据最近的研究资料表明,在CO2的临界点附近，再生效率的变化很大;对未被烘干的活性炭，则需要延长其再生时间。对氨基苯磺酸而言，CO2超临界流体法再生的最佳温度为308K，当温度超过308K时，再生不受影响;当流速大于1.4710-4m/s时，流速不影响再生；用HCl溶液处理后，会使活性炭再生效果明显改善。对苯而言,再生效率在低压下随温度的下降而降低；在16.0MPa压力时的最佳再生温度为318K;在实验流速下，再生效率会随流速加快而提高。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 4、超声波再生法 由于活性炭热再生需要将全部活性炭、被吸附物质及大量的水份都加热到较高的温度，有时甚至达到汽化温度，因此能量消耗很大，且工艺设备复杂。其实，如在活性炭的吸附表面上施加能量，使被吸附物质得到足以脱离吸附表面，重新回到溶液中去的能量，就可以达到再生活性炭的目的。超声波再生就是针对这一点而提出的。超声再生的最大特点是只在局部施加能量，而不需将大量的水溶液和活性炭加热，因而施加的能量很小。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 5、微波辐照再生法 微波辐照再生法是在热再生法基础上发展起来的活性炭再生技术。其原理是以电为能源,利用微波辐照加热实现再生。试验中可以确定最佳再生效率，辐照时间约为80s时。通过实验数据比较，对再生后活性炭碘值恢复影响最大的是微波功率，其次是辐照时间，最后是活性炭的吸附量。微波辐照法再生活性炭的时间短。能耗低、设备构造简单，具有较好的应用前景。然而，在微波加热使有机物脱附过程中，是否有其它的中间产物产生等问题还有待于进一步研究。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 碘值碘值：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！同碘值的活性炭也只有椰壳的效果最好。 用手掂重量：要想提高活性炭的吸附性能吸附性能，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。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 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。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 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1020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。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 目前消费者对活性炭认识还不够，往往把没有活化过的竹炭、木炭、椰壳炭等炭化料误认为是活性炭；其次把低吸附值的炭雕、普通活性炭看成是优质活性炭 。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 沸石分子筛是人工或合成的结晶铝硅酸盐，天然的称为沸石，人工合成的称为分子筛或人造沸石，两者混称为沸石分子筛；沸石分子筛有严格的结构和孔隙，可分离几何大小不同的分子，故而得名分子筛；天然沸石常温下孔隙中充满水，加热产生大量的水蒸气，称为沸腾的石头。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成 ； 分子尺寸大小（通常为0.32.0 nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。然而随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2 nm以上，因此分子筛按骨架上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、250 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 铝氧四面体中铝为+3价，与周围四个氧成键后铝氧四面体带一个负电荷，周围需要一个正电荷离子来中和其负电荷，以保持其电中性。 结构图形P292.上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 无统一标准 天然沸石按照结构分类：p293，表9.9 分为钠沸石类，菱沸石类，八面沸石类； 人工合成分子筛多达百种，有不同的表示方法；有A型、X型、Y型等；具体分类见表9.10. 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 沸石分子筛有大的比表面和微孔体积，分子筛孔径均匀，并与普通分子大小接近，分子筛内晶表面高度极化、有强大的静电场，并有可交换的金属阳离子。 由于这些性质沸石分子筛是优良的吸附剂，特别是对水等极性小分子有强烈吸附能力，对于临界直径小于其孔径的分子，极性强、不饱和度大的小分子有选择吸附能力，对个别极性分子还有化学吸附能力，对大多数物质，以物理吸附为主。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 1、对吸附分子的筛分作用 不同于常用吸附剂孔径分布较宽的特点，对不同大小的分子选择性吸附能力较差，而沸石分子筛的孔径规则均匀，只有那些比孔径小的分子才能被吸附，例如5A分子筛直径为0.5nm，正丁烷分子直径为0.49nm，所以5A分子筛对正丁烷的吸附能力最强；而异丁烷直径为0.56nm，几乎不吸附。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 2、分子筛的选择性吸附能力 分子筛表面有金属阳离子或经交换后的其他阳离子，在水中表面带有电荷，因此，分子筛属于极性吸附剂，对极性分子和不饱和分子有更强的吸附能力。 分子筛对炔烃，特别是乙炔有强选择性吸附能力，源于乙炔分子具有的强极性，可以与分子筛中的阳离子有明显的相互作用，在乙炔浓度低时，分子筛对乙炔的吸附能力要明显强于活性炭和硅胶。图形见图9.22。 上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 分子筛对芳香烃也有选择性吸附能力，当分子筛孔径较大，各种分子均可以通过时，这种对芳烃的选择性吸附能力成为一种分离手段。 图形见9.24，吸附能力与细孔活性炭吸附能力接近。所以，使用分子筛吸附分离法分离芳烃有实际意义，例如在用苯加氢制备的环己烷中常含有微量苯，而苯和环己烷沸点接近，无法采用精馏法，可以选择合适孔径的分子筛进行分离，吸附其中的苯。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 3、分子筛对水的吸附 特点（1）在低的压力下就有大的吸附量； （2）温度较高时，分子筛对水蒸气依然有较强的吸附量。利用这种特点，用分子筛作为干燥剂可以不必待被干燥气体冷却就可以直接去除水汽，可以节省能源，简化工业装置。 但是也由于分子筛对水分子的吸附十分强烈，使其脱水比较困难，所以难以再生，在实际使用中，对含水量较大的体系，一般先用普通价格低廉的进行初级处理，然后再用分子筛做深度处理。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 4、离子交换吸附性质 沸石分子筛中有某些可交换的金属阳离子，例如在天然沸石中含有Na+，K+、Ca2+等，沸石分子筛可以通过适当的离子交换后可以使其孔径大小、热稳定性、表面电性质、吸附性质、催化性质等有一定的变化，进而影响实际应用。 离子交换也是吸附作用，一般在水溶液中进行；阳离子交换能力由离子的性质，沸石分子筛的类型、被交换离子在沸石分子筛中的位置决定。 离子交换对沸石分子筛性质的影响最明显的是孔径的变化和催化性质的改变，可以根据对分子筛的性能要求进行合适的离子交换。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 目前新型分子筛有：高硅分子筛，大微孔和中孔分子筛，杂原子分子筛，非晶态物质分子筛，碳分子筛等。 新型分子筛吸附更加有针对性，对某些特定物质的吸附能力更强。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 作为吸附剂的氧化铝是活性氧化铝，由 Al(OH)3煅烧而成，活性氧化铝有大的比表面和孔性结构。一、活性氧化铝的表面性质 1.表面酸性 氧化铝表面主要有路易斯酸，吸附水可使表面带羟基，表面羟基浓度比硅胶的高，表面酸性和表面羟基的浓度对催化和吸附性质有影响。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 2、表面电性质 在水溶液中氧化铝表面带有电荷，带电符号及电荷数目与介质的pH值有关，中性水或偏酸性水中一般带正电荷，pH大于9时，一般带负电荷。 二、活性氧化铝的吸附性质 氧化铝表面羟基浓度是氧化物类固体中最高的，而通过表面羟基即可与水分子形成氢键即为物理吸附，所以氧化铝对水和极性气体及水蒸气都有良好的吸附能力，其深度干燥程度比硅胶强，但低于分子筛。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 在氧化铝 表面的氧和铝上发生化学吸附，引起某些反应的进行，许多实验证明硅铝催化剂对裂化反应和丙烯聚合反应速率的影响均与催化剂的总酸度有关，同样，氧化铝表面酸量的变化可反映到对碱性气体氨的吸附上，酸量增大，氨的吸附量增大，实验证明在预处理温度小于500度时酸含量随温度升高而增大，氨的吸附量在500度的氧化铝上有最大值。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 黏土，含沙粒很少、有黏性的土壤，水分黏土，含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过；是具有一定的晶体结构的天不容易从中通过；是具有一定的晶体结构的天然矿物质；成分和结构都很复杂。然矿物质；成分和结构都很复杂。 黏土是可塑性的包括黏土是可塑性的包括高岭土高岭土、多水高岭土、多水高岭土、颗粒非常小的（颗粒非常小的（2微米）微米）硅酸铝硅酸铝盐。除了铝外盐。除了铝外粘土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙。粘土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙。 含有粘土的土壤非常容易结合水、矿物质和有机营养，原因在于颗粒非常小的粘土的相对表面大以及其表面的电极性。上一内容下一内容回主目录O返回2022-5-23 黏土中有些矿物可以吸收水、正离子和有机分子后再将它们释放出来。粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化矽与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。 而黏土再继续风化而变幼，再经流水及风力迁移，而在下游形成一层厚厚的黏土，称为次生黏土或二次黏土。这种黏土因受污染，含金属氧化物较多，色深而耐火度较低。因黏性及可塑性佳，为配制陶土