活性炭是經過工藝加工而成的無定形碳,具有高度發達的孔隙結構、巨大的比表面積、多變的表面化學特征以及較高的表面活性。據報道,世界活性炭年均消費量大約為275000t,多作為吸附劑應用于環境中污染物的去除。此外,活性炭可作為催化劑載體、電極材料,還可用于分離、濃縮和脫色等。
活性炭的吸附性能由其表面物理、化學性質圈共同決定。物理性質包括比表面積和孔隙結構,影響活性炭的吸附容量;化學性質,主要由表面官能團的種類和數量決定,影響活性炭與極性或非極性吸附質之間的相互作用。而活性炭的物理、化學性質與原材料、生產工藝(活化技術)、后處理技術(改性技術)等岡密切相關。商業活性炭即為生產原料經過工藝加工而得的成品活性炭,其吸附性能勢必受到原料和生產工藝的制約。然而目前水處理中污染物種類多、水質標準要求高,現有的商業活性炭在實際水處理的應用中具有的局限性。因此,活性炭改性技術應運而生?;钚蕴康母男约夹g即采用物理、化學或微生物的手段對活性炭進行處理,改變活性炭物理結構特性或表面化學特性,從而達到提高對特定物質吸附能力的目的。該研究即從化學改性、物理改性、微生物改性等方面綜述了活性炭的改性技術,以期為活性炭的改性研究提供參考。
1、活性炭的化學改性技術
活性炭作為一種的吸附劑,其表面物理、化學特性在吸附過程中發揮著重要的作用回。其中活性炭表面官能團,使活性炭具有的酸堿性和極性,很大程度上決定了活性炭吸附污染物的種類和吸附能力的強弱。因此,可通過改變這些官能團的含量,改變活性炭表面化學特性,繼而改變活性炭對特定物質的選擇性吸附能力回?;钚蕴康幕瘜W改性,即采用物理或者化學的手段處理活性炭,改變活性炭表面固有的官能團,制得具有特定吸附性能的吸附劑。常用的化學改性技術有酸改性、堿改性、負載改性、等離子體改性等。
酸改性后,活性炭表面含氧官能團的引入,可提高活性炭的親水性、選擇吸附性。其中引入的梭基在活性炭吸附金屬離子的過程中發揮著重要作用,通過鰲合反應,梭基上的氫和金屬離子進行離子交換作用,實現了活性炭對金屬離子的吸附。
2、堿改性
活性炭的堿改性是指使用人氨(氣態/液態)等堿性試劑,對活性炭進行改性處理,提高活性炭的還原能力和對物、酸性氣體的吸附能力。氣態氨環境下高溫(400~800℃)改性后,活性炭對水溶液中苯酚的吸附能力提高了29%網。采用氧 化預處理、高溫(800℃)氨改性的方式對活性炭進行改性,改性后活性炭微孔結構增加、表面酸性含氧官能團減少、活性炭表面堿性增強,對cO2的吸附能力提高囚。Vale-rie等采用高溫(700℃)、人H3改性的方法對活性炭粉末進行處理,以提高其在微生物燃料電池中的氧 化還原特性。結果表明,改性后活性炭粉末在中性條件下的氧 化還原能力增強;表面含氧官能團的量減少了29%一58%,含氮量增加了1.8%,表面堿性增強。
與酸改性相反,活性炭經過堿改性后對金屬離子的吸附能力減少。原因在于堿改性可減少活性炭表面酸性含氧官能團的量,減少了金屬離子在活性炭表面的結合位點;同時含氮官能團的量增加、堿性增強,堿性環境下OH一與金屬離子形成競爭機制,導致活性炭對金屬離。
3、負載活性
炭對廢水中苯酚和氰化物的去除,結果表明,負載處理后活性炭對苯酚的去除率從72.89%增加到91.82%,對氰化物的去除率從75.增加到95.57%,同時吸附平衡時間從33h減少到27h,吸附劑用量從30g/L減少到10g/L。等采用TBA和cu負載改性活性炭去除鄰苯二甲酸酷,發現TBA和Cu負載活性炭對鄰苯二甲酸酷的去除能力分別為改性前的1.7倍和2倍;采用Ag和Ni負載改性活性炭去除水溶液中的氰化物,發現負載改性后活性炭對氰化物的去除能力分別為改性前的2倍和4倍網;采用sDDc負載改性活性炭去除廢水中Cu、Zn、Cr,發現改性后活性炭對Cu、Zn、Cr的去除能力分別為改性前的4倍、4倍、2倍。此外,陽離子表面活性劑改性活性炭對高氯酸鹽的吸附性能。結果表明,經改性處理后活性炭對高氯酸鹽的吸附能力提高為原來的3倍圍。
4、等離子體改性
等離子體技術是一種、易操作、環境友好型的表面改性技術。在較近的很多研究中,等離子體改性技術作為活性炭改性,在活性炭改性中發揮著重要的作用。它可導致活性炭孔隙結構和表面官能團的改變叫,且這種改變隨著等離子體性質的不同而不同網。
當前環境所面臨的壓力越來越大,由于現在我國對于環境的保護,越來越多的公司都在新的廢氣處理設備,為了可以的處理空氣中的廢氣。
一、光觸媒裂解
原理:采用光波管,在光波凈化 設備內,裂解及氧 化惡臭物質分子鏈,改變物質結構,將高分子污染物質,裂解、氧 化成為低分子物質,如水和幾氧 化碳等:對于含苯類和醛類廢氣,附加Ti02催化氧 化模塊,幾次凈化凈化廢氣成分。
效率:適合低濃度大風量的噴漆廢氣,脫臭凈化效果可達90%以上,脫臭效果超過1993年頒布的惡臭物質排放標準。
處體成分:能處理氨、硫化氯、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、二甲胺、二甲基二硫醚等混合氣體。
使用壽命:光波管管壽命五千到八千小時。設備壽命十年以上。
運行維護費用:凈化設備無需日常維護,只需接通電源,即可正常工作,運行維護費用。
二、活性炭吸附法
原理:利用活性炭內部孔隙構發達,有巨大比表面 積原理,來吸附通過活 性炭池的惡臭氣體分子。
效率:初期效率可達65%,但易飽和,通常數日即失效,需要經常換。
處體成分:適用于低濃度、大風量廢氣氣,對醇類、脂肪類效果較明顯。但處理濕度大的廢氣效果不好。
使用壽命:活性炭需經常進行換。
運行維護費用:所使用的活性碳經常換,并需尋找廢棄活性碳的處理辦法,運行維護成本很高。
廢臭氣污染源的分類:廢臭氣污染源的主要來源有池體類、車間類。
三、池體類的廢臭氣收集方法
以工業和市政污水為主要的廢水處理池是廢氣(VOCS)產生的主要源頭,屬于由廢水引起的二次污染?;?、醫藥、市政污水處理池中比較典型的包括:沉淀池、生化池、曝氣池、污泥濃縮池等幾種類型,由于氣體成分的不同會產生不同程度的惡臭氣體。
針對池體的惡臭氣體收集*的方式是進行池體加蓋,進行密閉,再通過進風口和出風口進行換氣,把惡臭氣體抽送到治理裝置中進行處理。
四、車間類的廢臭氣收集方法
化工、醫藥的車間及泵房中往往存在惡臭氣體,由于生產條件的限制其收集方式是與池體類的收集有很大區別,的方式是集氣罩收集法。
五、池體類惡臭氣體收集系統
廢臭氣收集系統結構形式種類簡介
池體加蓋同建筑屋蓋相比具有的性,主要體現在以下兩個方面:
1、要求輕質。池體結構一般采用剪力墻結構設計,墻體一般厚度不大,對集中荷載敏感,池體抗裂縫要求高。因此池蓋大部分采用輕質屋面的做法,以輕鋼為骨架,輕質材料為覆蓋材進行加蓋,通過減輕池蓋自重來盡量減少對下部池體結構的受力影響。
2、要求。由于池體加蓋后內部氣體濃度成倍增加,而且陽光輻射下溫度很高 ,熱量不能散發,整個廢氣收集罩內相當于一個高腐蝕反應環境,因此對材料提出高的要求。封閉空間較大,治體量略大。