望都淄博活性炭-废气废水处理活性炭
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随着分子筛活性炭性能的提高,使用得比较普遍的是简单装置的种方式,压力回转吸附中,简单的是两塔切换装置,均压工序也是上下同时进行均压。再生产是在均压后的减压进行,此时把一部分产品氮气作为载气的形式逆流具有一定的效果,逆流量有佳价值,10%左右经济性好,再生后,接在均压后面的是用供给的原料气体升压[11]。在制造高纯度氮气时,用产品氮气将均压时在塔内出口一侧生产的不纯气体回流压入入口侧,是一种升压的有效方法。作为一种廉价而又容易操作、方便的氮气发生装置,它的用途已经确立,并逐渐普及。
(2)二氧化碳气体分离二氧化碳排放量大,是造成地球变暖的一种气体。通常使用的除去、回收二氧化碳气体的方法是氨气吸收等方法。正在研究操作简单的压力回转吸附法在回收各种排气中二氧化碳气体方面的应用[12]。作为所使用的吸附剂,正在研究的活性炭、分子筛活性炭、分子沸石和硅胶等。现在已经在压力回转吸附装置中实际使用的是活性炭或沸石,两者都是通过平衡吸附分离机能分离二氧化碳。淄博活性炭与分子筛沸石比较,从平衡吸附特性来看,下列三种场合使用活性炭更加有利:二氧化碳气体浓度大;温度低;水分含量大。从吸附方面的特征来看,活性炭压力回转吸附法的吸附压力越大、效果越好;而加压对分子沸石的效果却不大,在常压下吸附就足够了1]。分子筛与活性炭相比,平衡吸附量较小,但具有与活性炭同样的其他性质。
硝酸生产过程中要排放大量的硝酸尾气,其中含有NO,,危害。我国现有硝酸生产工厂50多家,硝酸尾气中NO,的浓度一般为(500~1000) mg/L,每年排入大气的NO,(以NO2计)约为6万吨。如果能回收这些 NO,,不仅控制了对环境的污染,同时可以增产硝酸,降低生产成本”。
目前西南化工研究院已开展了硝酸尾气的吸附法回收治理工业性试验研究工作,研究表明,淄博活性炭净化气中NO,浓度可控制在低于0.02%,对应尾气中 NO,浓度从0.04%~0.8%,回收气中NO,浓度变化范围可从0.8%~5%可以返回系统生产硝酸。
对石灰窑气等废气中氮氧化物的脱除技术,西南化工研究设计院已开发或功,并申报国家专利。对烟道气中氮氧化物的脱除,根据烟道气组成采用 TSA法与其他化学技术处理法可有效控制氮氧化物的排放量。
提纯一氧化碳
我国每年生产黄磷40X10t,生产过程中每生产1t黄磷会产生2500m气,每年产生的尾气量达10X10°m,其主要成分为一氧化碳(85%~90%) CO是一种易燃的气体,又是一种重要的碳化工原料。尾气中含有的 P、S、As、F等及其化合物的有毒组分未经处理排放到大气中将严重污染境,,所以有效处理黄磷尾气具有非常重要的意义。近年来国内外在净化黄磷尾气和开发黄磷尾气领域已开展了较多工作,其中西南化研究院开展了尾气处理的动态吸附研究实验,取得了可循环操作的TSA 净化流程,并结合自己的CO提纯专有技术,已转让一套采用吸附法从黄磷尾气化并提纯CO 的工业装置。
硫氧化物主要是二氧化硫,它是大气中数量大、分布广、影响严重的环境污染物之一[1)。目前控制的主要方法有:高烟囱稀释法,采用低硫燃料、排放废气脱硫等,近年在采用干法(吸附剂吸附法)、湿法脱硫技术领域开展了较多研究,工业化应用已很成熟。吸附法脱除废气中的SO:又分为物理吸附法和化学吸附法,物理吸附时被选择性吸收的SO:可通过升温或降压解吸出来,化学吸附时吸附剂同时起催化作用,被吸附的SO:被废气中的氧氧化成SO」,后者再与水生成硫酸。目前,国内关于采用吸附法净化SO的报道多为实验研究报告。
.含三氯乙烯、三氯乙烷等卤代烃的排放废气净化
含卤代烃的废气净化目前较为成熟的技术是溶剂吸收或吸附法处理,如:①彩色显像管生产线清洗阴罩时挥发的三氯乙烷气体制激人体黏膜,长期接触能使运动神经系统受损,无论从环境保护还是降低生产成本来看都回收利用[18)。航天总公司四院四十二所成功开发了应用活性碳纤维回收三氯乙烷,避免了环境污染,使用效果良好。②在工业上应用很广的三氯乙烯,是对人体和环境都有较大危害的有毒污染物,含三氯乙烯工业废气排放前脱除其中超标含量的TCE,应用吸附法可有效控制排放尾气中三氯乙烯含量并回收其中的三氯乙烯,西南化工研究院在这方面开展了较多实验研究,并取得了良好的实验效果。
.含高沸点有机物的尾气净化
目前,采用活性炭吸附法净化、回收排放尾气中的有机组分的工业应用是比较成功的,采用的通常流程为TSA或PTSA流程,既可有效脱除有机污染物又可回收有用组分。根据大量实验研究,西南化工研究院在已开发的多套PSA装置的预处理装置中,成功地采用TSA、PTSA技术很好地解决含高沸点有机物的尾气净化,如苯、萘等的脱除。
排放气中一氧化碳的脱除
CO是一种易燃易爆有毒的气体,未经处理排放到大气中将严重污染环境,所以严格控制排放气中CO含量是非常有意义的。目前,国内北京大学开发的13X分子筛载体的Cu(I)吸附剂、南京化工大学开发的稀土复合铜(1)吸附剂都是很好的CO吸附剂。实验表明,采用PSA或TSA 技术脱除 CO是一种有效的手段,排放气中的CO可控制在1mg/L以内。
含氟排放废气的净化
含氟(主要为HF和SiF。)废气数量虽然不如硫氧化物和氮氧化物大,但其毒性较大,对人体的危害比SO:大20 倍,因此工业生产排放气控制含氟化合物的排放量。目前,HF回收通常生产冰晶石,
活性炭溶剂回收过程主要由以下4个基本阶段构成。
(1)吸附吸附过程可持续到从炭层到吸附区出口,使之达到极限的放空浓度。这样来选择吸附器的尺寸和物流速度,到放,炭层的操作时间与操作周期相吻合(例如:8h白天操作,夜晚进行再生)。然而,在很多情况下是临近放空时就转换到第二个吸附器(并联设备),转换过程好利用浓度传感器控制的自动控制系统。
(2)解吸吸附饱和的活性炭是在120~140℃利用水蒸气进行再生;对于高沸点溶剂,则需要提高蒸汽温度。解吸时,可以使用萃取洗提部分溶剂,直到炭层的终温。对于容易分解的溶剂,解吸过程需要谨慎。有些需要在炭层中增加加热装置,这样可以减少蒸汽用量,增加冷凝液的浓度。使用的蒸汽,一部分用于解吸,一部分用于洗脱。而对于湿活性炭来说,用于解吸和用于洗脱的量会有不同,因为解吸活性炭吸附的水需要大量的能量。
因此,在从具有较高相对湿度的空气中回收溶剂时或者在利用湿蒸汽作为解吸剂时,装有炭层的吸附器的生产能力会有所降低。因此蒸汽耗量与被提取的溶剂量之比,仅在评价解吸程度时才有意义。通常从经济观点出发,解吸过程可在达到一定残余容量的条件下中止;在二次回收循环中,应考虑到原始吸附能力的降低。在大多数情况下,以蒸汽来解吸30~40min也已足够了,但却极少见到用60min的情况;在某种程度上,这是与所用蒸汽的湿度有关。
(3) 干燥在以蒸汽置换解吸过程结束时,活性炭的孔隙和炭料颗粒的间隙均被水蒸气所饱和。这就大大降低了在二次循环中,大量溶剂的吸附。因此,炭层应当干燥,这通常以热空气和干蒸气来实现。因为在设备的死角和炭料颗粒间的空间内仍有残留溶剂,尽管已被解吸,但还没有从吸附器中逸出,
室内用活性炭的功能和应用
据统计,人类约有70%的时间在室内度过。比起室外空气污染,室内境污染对健康的危害更为直接,危害程度更大。20世纪70年代出现的“建筑物综合征”、“军团病”等病症经研究发现与室内空气有关,之后研究发肺癌和哮喘也与室内空气污染有关,甚至新生儿畸形、智力低下等问题主要因也是室内空气污染。这些研究结果使得人们越来越重视室内环境污染。有部门评估了室内空气污染的结果,显示我国每年由室内污染引起的超额死亡已达十余万人,并且在逐年增加[20]。目前,室内空气污染的治理方法主要吸附法、化学喷涂法、光催化氧化法等,其中活性炭吸附法由于其治理效好、使用方便、成本低等优点而广泛应用。
室内污染源种类、危害及来源
室内空气污染物种类繁多,主要有生物性污染物(细菌)、化学性污染(甲醛、甲苯、苯等挥发性有机物)、放射性污染物(氧及其子体)。这些污染来源广泛,但是浓度较低,属于低浓度污染物[21]。活性炭用于室内污染物理主要是针对化学性污染物。
1.甲醛污染
甲醛(formaldehyde),一种室温下无色具有强烈刺激性气味的气体,易于水以及乙醇、乙醚等有机溶剂,其40%的水溶液称为“福尔马林”,是医行业普遍采用的消毒剂。甲醛还是重要的工业原料和试剂,主要用作合成脂、燃料、药品、试剂和多种化工产品,如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛、氨基醛树脂、酚醛树脂等。
室内甲醛主要来源于以下几个方面:用作室内装饰的胶合板;②用人造板制作的家具:
③含甲醛的装饰材料如墙布、贴墙纸、化纤地毯、泡沫塑料等;
活性炭在制备过程中,由于活化剂(水蒸气、氢氧化钾、磷酸等)侵蚀活化作用,产生大量的孔隙结构,这些孔隙结构的形成,增加了活性炭的比表面积,使其具备的吸附能力。活性炭的吸附能力不但与其孔隙结构有关,还与其表面化学性质一-表面的化学官能团、表面杂原子和化合物有关。不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质有明显的吸附差别。在活化过程中,活性炭的表面会形成大量的羟基、羧基、羰基等含氧表面配合物,不同种类的含氧基团是活性炭的活性位,它们能使活性炭表面呈现微弱的酸性、碱性、氧化性、还原性、亲水性和疏水性等。这些构成了活性炭性能的多样性,同时影响活性炭与活性组分的结合能力。一般而言,活性炭表面含氧官能团中的酸性化合物越丰富,吸附极性化合物的效率越高;而碱性化合物较多的活性炭易吸附极性较弱的或非极性的物质。
为了增强活性炭的吸附能力,常常对其进行改性处理。通过化学氧化、还原以及负载等改性方法可使活性炭表面的化学性质发生改变,增加酸碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质,或通过增加特定的表面杂原子或化合物来增强对特定吸附质的吸附。