活性炭的應(yīng)用

時(shí)間：2023-03-24 13:40:39來源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

活性炭的應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[應(yīng)用]活性炭用于化工、環(huán)保、食品加工、冶金、軍事化學(xué)防護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域，且廣泛用于工業(yè)三廢治理、溶劑回收、水處理、氣體的分離精制、冰箱的除臭、金屬的提取、半導(dǎo)體應(yīng)用等方面。活性炭可以單獨(dú)使用，也可以和臭氧、生物膜、高分子膜、天然沸石等組合使用。優(yōu)質(zhì)活性炭是水處理的重要材料。它用于飲用水處理、微污染水處理、廢水及污水處理，也可用于高純水和海水淡化的預(yù)處理。

①污水源的凈化用活性炭吸附水中的有機(jī)物、顏色、臭味、油、苯酚等?；钚蕴靠晌剿杏袡C(jī)物、顏色、臭味、油和酚類等?；钚蕴繉?duì)有機(jī)物的吸附，吸附量與有機(jī)物分子大小有關(guān)。從侯延明的研究看出活性炭對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量在500以下和3000以上的有機(jī)物吸附能力較差，而對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量在500～1000以內(nèi)的有機(jī)物具有較好的去除能力?；钚蕴繉?duì)有機(jī)物吸附，也與吸附質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，如活性炭自水溶液中吸附脂肪酸，吸附量順序?yàn)椋憾∷?gt;丙酸>乙酸>甲酸，與其非極性大小順序一致，極性大的物質(zhì)不易被吸附。Tomaszewska等用活性炭去除馬維米(Mavmee)河中引起臭味的土臭素(geosmin)和2-甲基異茨酸非常有效，按10mg/L量投入活性炭，可將這些臭味物質(zhì)從66mg/L降到2mg/L。何杰等研究表明，活性炭對(duì)飲用水中致色有機(jī)物的去除率達(dá)到82.7%～86.6%；活性炭對(duì)有機(jī)物吸附也與吸附質(zhì)溶解度有關(guān)，如對(duì)自來水中苯酚和苯胺的去除率分別達(dá)到83.0%和92.9%。苯酚在水中溶解度大于苯胺，以非極性為主的活性炭表面對(duì)水中溶解度較小的物質(zhì)苯胺有較大吸附能力，去除效果好。目前自來水中致色有機(jī)物的去除主要依靠活性炭吸附。

②有機(jī)工業(yè)廢水處理由于活性炭對(duì)水中的有機(jī)物具有突出的吸附能力，對(duì)一些難以被生物降解的有機(jī)物更有獨(dú)特的去除效果，因而被用于制革廢水、造紙染料廢水、焦化廢水及其他有機(jī)廢水的處理中。常規(guī)的處理方法不能有效地去除河水中的一些殺蟲劑等物質(zhì)，而活性炭則有較好的去除效果，在河水中投入10mg/L的活性炭可以將引起臭味的土臭素(Geosmin)和2-甲基異茨酸(MIB)從66mg/L降到2mg/L。

③無機(jī)工業(yè)廢水處理某些活性炭對(duì)于廢水中無機(jī)重金屬離子具有一定的選擇吸附能力。如顆粒狀活性炭對(duì)于Pd2+、Pd2+、CrO42-等離子的吸附去除率可達(dá)85%以上。對(duì)其他金屬離子如銻、鉍、錫、汞、鈷、鉛、鎳、鐵等均具有良好的吸附能力。

④飲用水及微污染水凈化領(lǐng)域臭氧-生物活性炭工藝以其可以高效去除水中溶解性有機(jī)物和致癌突變物、出水安全、優(yōu)質(zhì)而備受重視。在這種工藝中，活性炭起著生物膜的載體材料的作用，而且活性炭可以很快地把臭氧分解掉，使液體中的溶解氧量增加，穩(wěn)定了微生物的生息環(huán)境，為好氣性微生物的生長(zhǎng)提供了保證。

趙芝清等以污泥為原料制備活性炭用以對(duì)Cr6+的吸附，以生活污水廠脫水房污泥和巨化污水廠脫水房污泥制備活性炭，在投加量為0.01g/mL的條件下，考察了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和起始pH值對(duì)吸附Cr6+廢水的影響。通過試驗(yàn)得出：隨著反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度的改變，兩種活性炭對(duì)Cr6+的去除率均具有相似的變化趨勢(shì)，最佳反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度分別為20min和25℃；隨著起始pH值的改變，兩種活性炭對(duì)Cr6+的去除率均具有不同的變化趨勢(shì)(見表4-34)，當(dāng)pH值從2上升到8時(shí)，生活污水廠污泥活性炭對(duì)Cr6+的去除率由99.76%降到74.29%，而巨化污水廠污泥活性炭對(duì)Cr6+的去除率基本不變，在最佳吸附條件下，兩種活性炭對(duì)Cr6+的去除率均達(dá)到99%以上。

表4-34 pH值對(duì)活性炭吸附含Cr6+廢水的影響

張旭等研究了煤質(zhì)活性炭對(duì)腐殖酸的吸附性能，發(fā)現(xiàn)活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積與腐殖酸吸附值具有相關(guān)性，對(duì)腐殖酸類有機(jī)物來講，微孔吸附不起主要作用，過度孔(2～50nm的孔)的吸附起至關(guān)重要的作用，如表4-35所列。

表4-35 孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積與腐殖酸吸附值試驗(yàn)數(shù)據(jù)

曹曉強(qiáng)等研究了微波改性活性炭對(duì)甲苯的吸附性能。結(jié)果表明，隨著改性溫度升高，吸附值逐漸提高，表面堿性官能團(tuán)含量也相應(yīng)增加。改性溫度為850℃時(shí)活性炭吸附甲苯性能最高，650℃與450℃改性后活性炭吸附甲苯的性能相差不大。掃描電鏡分析顯示微波改性使活性炭孔道更加通暢，有利于提高吸附甲苯的能力，但溫度升高同樣存在碳骨架收縮，孔道變窄的弊端。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合掃描電鏡結(jié)果分析，實(shí)驗(yàn)認(rèn)為活性炭吸附甲苯包括物理吸附和化學(xué)吸附兩種機(jī)理，低溫改性時(shí)主要提高物理吸附性能，高溫則主要提高化學(xué)吸附性能。

蔣新元等利用竹材加工剩余物竹蔸、竹節(jié)和竹枝制備竹炭，再以H3PO4為活化劑，在活化溫度為700℃和不同的H3PO4濃度下進(jìn)行活化制備竹活性炭，測(cè)定了吸附性能最強(qiáng)的竹活性炭在不同吸附時(shí)間和Pb2+初始濃度下對(duì)Pb2+的吸附率，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，當(dāng)H3PO4溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%時(shí)，所制備的竹活性炭吸附性能最強(qiáng)，其中竹蔸活性炭的Pb2+吸附性能接近于商品活性炭；竹蔸活性炭吸附Pb2+的吸附時(shí)間在120～180min為佳；根據(jù)Langmuir最大吸附量計(jì)算公式求得竹蔸活性炭最大吸附量為91.1mg/g。竹枝炭、竹節(jié)炭與竹篼炭的孔隙度分別為0.656、0.698和0.740，竹枝活性炭、竹節(jié)活性炭與竹篼活性炭的孔隙度分別為0.690、0.715和0.755；竹篼炭和竹篼活性炭比表面積分別為110.354m2/g、462.069m2/g，孔容分別為0.090cm3/g、0.235cm3/g，平均孔徑分別為3.1552nm、2.0368nm。

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