椰殼活性炭工藝技術，椰殼活性炭生產工藝

果殼活性炭的使用方法眾所周知，大多數金屬和金屬氧化物之所以具有催化活性是由于活性中心的存在，而沽性中心的形成多,是由于結的缺陷。活性炭中有無定形炭和石墨果殼活性炭，具有不飽和鍵，因而具有類似于結晶缺陷的現象。所以，在很多悄況下，活性炭是理想的催化劑材料，特別是氧化還原反應中更是如此.活性炭在煙道氣脫硫、硫化氰的氧化，光氣的合成、 氯化硫酰的合成、躕酯的水解、工業上氧化二概的合成、電池中裹的去?化作用，臭氧的分解等方面都有著廣泛的應用。同時果殼活性炭豐富的內表面積及發達的空隙結構，便于物質進入果殼活性炭內部并被附載在表面，所以它是一種優良的催化劑載體.在對揮發性有機物的處理中，不僅可以作為載體，還可以給催化劑提供一個高濃度的場所，有利于催化的進行。果殼活性炭廣泛應用于工農業生產的各個方面，如石化行業的無堿脫臭（精制脫硫醇）、乙烯脫鹽水（精制填料）、催化劑載體（鈀、
鉑、
銠等）、水凈化及污水處理；電力行業的電廠水質處理及保護；化工行業的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的
脫色、精制；食品行業的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業的黃金提取、尾液回收；環保行業的污水處理、廢氣
及有害氣體的治理、氣體凈化；以及相關行業的濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發污染控制，各種浸漬劑液的制備等。活
性炭在未來將會有極好的發展前景和廣闊的銷售市場。
  活性碳主要用途：
  1.用于液相吸附類活性碳
  ?自來水，工業用水，電鍍廢水，純凈水，飲料，食品，醫藥用水凈化及電子超純水制備。
  ?蔗糖、木糖、味精、藥品、檸檬酸、化工產品、食品添加劑的脫色、精制和去雜質純化過濾
  ?油脂、油品、汽油、柴油的脫色、除雜、除味、酒類及飲料的凈化、除臭、除雜
  ?精細化工、醫藥化工、生物制藥過程產品提純、精制、脫色、過濾。
  ?環保工程廢水、生活廢水凈化、脫色、脫臭、降COD
  2.用于氣相吸附類活性碳
  ?苯、、二、、油氣、CS2等有機溶劑吸附與回收。
  ?過濾嘴、裝修除味、室內空氣凈化（甲醛，苯等的去除），工業用氣的凈化（如CO2、N2等)
  ?石化行業生產、天然氣凈化、脫硫、除臭、廢氣的治理
  ?生化、油漆工業、地下場所、皮革工廠、動物飼養場所的空氣凈化、脫臭。
  ?煙道氣的臭氣吸附、硫化物吸附，汞蒸汽的去除，降低戴奧辛的生成。
  3.用于高要求領域活性碳
  ?催化劑及催化劑載體（鈀炭催化劑、釕炭催化劑、銠炭催化劑、鉑炭催化劑），貴重金屬催化劑及合成金剛石、黃金提取。
  ?血液凈化、汽車炭罐、高性能燃料電池、雙電層超級電容器、鋰電池負極材料、貯能材料、軍事、航天等高要求領域。
 影響果殼活性炭吸附的主要因素
　　①果殼活性炭吸附劑的性質
　　其表面積越大，吸附能力就越強； 果殼活性炭是非極性分子，易于吸附非極性或極性很低的吸附質；果殼活性炭吸附劑顆粒的大小，細孔
的
構造和分布情況以及表面化學性質等對吸附也有很大的影響。
　　②吸附質的性質
　　取決于其溶解度、表面自由能、極性、吸附質分子的大小和不飽和度、附質的濃度等
　　③廢水PH值
　　果殼活性炭一般在酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率。
　　PH值會對吸附質在水中存在的狀態及溶解度等產生影響，從而影響吸附效果。
　　④共存物質
　　共存多種吸附質時，果殼活性炭對某種吸附質的吸附能力比只含該種吸附質時的吸附能力差
　　⑤溫度
　　溫度對果殼活性炭的吸附影響較小
　　⑥接觸時間
　　應保證果殼活性炭與吸附質有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。
　　果殼活性炭化學性
　　果殼活性炭的吸附除了物理吸附，還有化學吸附。果殼活性炭的吸附性既取決于孔隙結構，又取決于化學組成。
　　果殼活性炭不僅含碳，而且含少量的化學結合、功能團開工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類、內酯類、醌類、醚類。這些表面上含
有的
氧化物和絡合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時還會生成表面硫化物和氯化物。
在活化中原料所含礦物質集中到果殼活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。
　　這些灰分含量可經水洗或酸洗的處理而降低。
　　果殼活性炭催化性
　　果殼活性炭在許多吸附過程中伴有催化反應，表現出催化劑的活性。例如果殼活性炭吸附二氧化硫經催化氧化變成三氧化硫。
　　由于果殼活性炭有特異的表面含氧化合物或絡合物的存在，對多種反應具有催化劑的活性，例如使氯氣和一氧化碳生成光氣。
　　由于果殼活性炭和載持物之間會形成絡合物，這種絡合物催化劑使催化活性大增，例如載持鈀鹽的果殼活性炭，即使沒有銅鹽的催化劑存在，
烯烴的氧化反應也能催化進行，而且速度快、選擇性高。
　　由于果殼活性炭具有發達的細孔結構、巨大的內表面積和很好的耐熱性、耐酸性、耐堿性，可作為催化劑的載體。例如，有機化學中
加氫、脫氫環化、異構化等的反應中，果殼活性炭是鉑、鈀催化劑的優良載體。
　　果殼活性炭機械性
　　(1)粒度：采用一套標準篩篩分法，求出留在和通過每只篩子的果殼活性炭重量，表示粒度分布。
　　(2)靜觀密度或堆密度：飲食孔隙容積和顆粒間空隙容積的單位體積果殼活性炭的重量。
　　(3)體積密度和顆粒密度：飲食孔隙容積而不飲食顆粒間空隙容積的單位體積果殼活性炭的重量。
　　(4)強度：即果殼活性炭的耐破碎性。
　　(5)耐磨性：即耐磨損或抗磨擦的性能。
這些機械性質直接影響果殼活性炭應用，例如：密度影響容器大小；粉炭粗細影響過濾；粒炭粒度分布影響流體阻力和壓降；破碎性影
響果殼活性炭使用壽命和廢炭再生。
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椰殼活性炭再生技術的發展 　　隨著椰殼活性炭的應用范圍日趨廣泛,椰殼活性炭的回收開始得到了人們的重視。如果用過的椰殼活性炭無法回收,除了每噸廢水的處理費用將會增加0.83～0.90元外，還會對環境造成二次污染。因此,椰殼活性炭的再生具有格外重要的意義。 　　

1傳統椰殼活性炭再生方法 　　1.1熱再生法 　　熱再生法是目前應用最多,工業上最成熟的椰殼活性炭再生方法。處理有機廢水后的椰殼活性炭在再生過程中,根據加熱到不同溫度時有機物的變化,一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。在干燥階段,主要去除椰殼活性炭上的可揮發成分。高溫炭化階段是使椰殼活性炭上吸附的一部分有機物沸騰、汽化脫附,一部分有機物發生分解反應,生成小分子烴脫附出來,殘余成分留在椰殼活性炭孔隙內成為“固定炭”。在這一階段,溫度將達到800～900°C,為避免椰殼活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性氣氛下進行。接下來的活化階段中,往反應釜內通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體,以清理椰殼活性炭微孔,使其恢復吸附性能,活化階段是整個再生工藝的關鍵。熱再生法雖然有再生效率高、應用范圍廣的特點,但在再生過程中,須外加能源加熱,投資及運行費用較高。 　

　1.2生物再生法 　　生物再生法是利用經馴化過的細菌,解析椰殼活性炭上吸附的有機物,并進一步消化分解成H2O和CO2的過程。生物再生法與污水處理中的生物法相類似,也有好氧法與厭氧法之分。由于椰殼活性炭本身的孔徑很小,有的只有幾納米,微生物不能進入這樣的孔隙,通常認為在再生過程中會發生細胞自溶現象,即細胞酶流至胞外,而椰殼活性炭對酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,從而促進污染物分解,達到再生的目的。生物法簡單易行,投資和運行費用較低,但所需時間較長,受水質和溫度的影響很大。

　　1.3濕式氧化再生法 　　在高溫高壓的條件下,用氧氣或空氣作為氧化劑,將處于液相狀態下椰殼活性炭上吸附的有機物氧化分解成小分子的一種處理方法,稱為濕式氧化再生法。實驗獲得的椰殼活性炭最佳再生條件為:再生溫度230°C,再生時間1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率達到(45±5)%,經5次循環再生,其再生效率僅下降3%。椰殼活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。 　　傳統的椰殼活性炭再生技術除了各自的弊端外,

通常還有三點共同的缺陷:(1)再生過程中椰殼活性炭損失往往較大;

(2)再生后椰殼活性炭吸附能力會有明顯下降;(3)再生時產生的尾氣會造成空氣的二次污染。因此,人們或對傳統的再生技術進行改進,或探索全新的再生技術。 　　

2目前新興的椰殼活性炭再生技術 　　2.1溶劑再生法 　　溶劑再生法是利用椰殼活性炭、溶劑與被吸附質三者之間的相平衡關系,通過改變溫度、溶劑的pH值等條件,打破吸附平衡,將吸附質從椰殼活性炭上脫附下來。 　　
溶劑再生法比較適用于那些可逆吸附,如對高濃度、低沸點有機廢水的吸附。它的針對性較強,往往一種溶劑只能脫附某些污染物,而水處理過程中的污染物種類繁多,變化不定,因此一種特定溶劑的應用范圍較窄。 　　

2.2電化學再生法 　　電化學再生法是一種正在研究的新型椰殼活性炭再生技術。該方法將椰殼活性炭填充在兩個主電極之間,在電解液中,加以直流電場,椰殼活性炭在電場作用下極化,一端成陽極,另一端呈陰極,形成微電解槽,在椰殼活性炭的陰極部位和陽極部位可分別發生還原反應和氧化反應,吸附在椰殼活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因電泳力作用發生脫附。該方法操作方便且效率高、能耗低,其處理對象所受局限性較小,若處理工藝完善,可以避免二次污染。 　　

實驗結果表明,電化學再生椰殼活性炭具有較高的再生效率,可達到90%。此外,對工藝參數的研究表明,再生位置是椰殼活性炭再生工藝中最重要的影響因素,電解質NaCl濃度是較重要的影響因素,再生電流和再生時間對椰殼活性炭的電化學再生也有一定的影響。 　　

2.3超臨界流體再生法 　　據最近的研究資料表明,在CO2的臨界點附近,再生效率的變化很大;對未被烘干的椰殼活性炭,則需要延長其再生時間。對氨基苯磺酸而言,CO2超臨界流體法再生的最佳溫度為308K,當溫度超過308K時,再生不受影響;當流速大于1.47×10-4m/s時,流速不影響再生;用HCl溶液處理后,會使椰殼活性炭再生效果明顯改善。對苯而言,再生效率在低壓下隨溫度的下降而降低;在16.0MPa壓力時的最佳再生溫度為318K;在實驗流速下,再生效率會隨流速加快而提高。 　　

2.4超聲波再生法 　　由于椰殼活性炭熱再生需要將全部椰殼活性炭、被吸附物質及大量的水份都加熱到較高的溫度,有時甚至達到汽化溫度,因此能量消耗很大,且工藝設備復雜。其實,如在椰殼活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物質得到足以脫離吸附表面,重新回到溶液中去的能量,就可以達到再生椰殼活性炭的目的。超聲波再生就是針對這一點而提出的。超聲再生的最大特點是只在局部施加能量,而不需將大量的水溶液和椰殼活性炭加熱,因而施加的能量很小。 　　http://www.yyhuoxingtan.com/

研究表明經超聲波再生后,再生排出液的溫度僅增加2～3℃。每處理1L椰殼活性炭采用功率為50W的超聲發生器120min,相當于每m3椰殼活性炭再生時耗電100kWh,每再生一次的椰殼活性炭損耗僅為干燥質量的0.6%～0.8%,耗水為椰殼活性炭體積的10倍。但其只對物理吸附有效,目前再生效率僅為45%左右,且椰殼活性炭孔徑大小對再生效率有很大影響。

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