活性炭的深度解析

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微而环保净化原理之“活性炭”

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活性炭基础知识

活性炭是一种由含碳材料制成的外观呈玄色,内部孔隙结构发达、表面积大,吸附能力强的一类微晶质碳素材料。它是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体,广泛应用于几乎所有的国民经济部分和人们的日常生活。

活性炭分类-由于原料来源、制造方法、外观外形和应用场合不同,活性炭品种不下千种。

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活性炭在气(汽)相吸附中的应用

活性炭在气(汽)相吸附中的大规模应用是第一次世界大战中的毒气防护开始的。此后,逐向其他领域扩展,回纳起来其主要应用如下。有毒或有害气体的防护防毒面具、口罩和防护服活性炭应用的典型代表。气(汽)体的净化、精和分离空气净化、空气的氮、氧吸附分离和纯化;产业氢的度压吸附分离和提纯;溶剂回收;烟气中往除二氧化硫和氮氧化合物;空调;航天和深海潜艇的工作环境的气体净化等部离不开活性炭。

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活性炭在环境保护中的应用

活性炭的应用中,从上世纪六、七十年代起环境保护逐渐成为活性炭最大的消费领域,包括气、液相吸附的环保用活性炭往往占发达国家总用量的60%以上。环保中的气相处理是各种产业生活废气的净化和回收有用溶剂。环保中的液相汲附处理中主要用于人们生活的上、下水和产业废水的处理上。发达国家的人们的饮用水、城市生活废水、产业废水基本上都采用包括活性炭处理在内的三级净化,发达国家用于水处理的活性炭约占其总用量的40~50%。我国开始重视环境题目,预期不远将来,活性炭在我国水处理中将获得跃式的发展。

活性炭在高新技术领域中的应用进展

近二十年来高新技术已成国世界各国经济发展的竞技物。科技的迅速发展促进了活性炭的发高比表面、高孔容、高吸附容量的高性能活性炭、超细活性炭、活性炭各种各样的制品不断涌现。而这些活性炭新品系在高新电子电极、新型催化剂截体、电能和高能量密度物质(如压缩或液化氢气、自然气等)和贮存。电动汽车、功能性绿色环保等诸多领域的应用都屡见有关文献,不少已投放市场。我国的活性炭工作者也在不懈努力,有些方面已取得突破,可以预期在新世纪里我国活性炭在高新技术领域将占有一席之地。

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活性炭材料

活性炭材料分颗粒炭、纤维炭、粉炭。传统的颗粒活性炭有煤质炭、木质炭、果壳炭、骨炭。

纤维活性炭由含碳有机纤维制成。它的孔径小(<50Å)、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纤维基材有酚醛、植物纤维、聚丙烯腈、沥青。有时,人们将粉炭或纤维炭粘在其它材料上或混进其它材料中,再加工成型。

普通木炭和焦炭本身就是多孔物质,人们最初使用的吸附材料就是那些普通炭。为了增加吸附性能,人们对普通炭进行“活化”,使材料中的微孔更多、更小,活化后的炭就是活性炭。

除活性炭之外,硅胶、氧化铝、沸石等也是吸附材料,但与活性炭相比,那些材料或吸水、或本钱高、或比表面积小而不宜被用来作空气过滤材料。对于被我们污染了的自然界,大地是最好的吸附材料。

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活性炭工作原理

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1、撞上—粘住

空气中的尘埃粒子,或随气流作惯性运动,或作 无规则运动,或受某种场力的作用而移动。当运动中的粒子撞到障碍物时,粒子与障碍物表面间的引力使它粘在障碍物上

2、纤维过滤材料

过滤材料应能:既有效地拦截尘埃粒子,又不对气流形成过大的阻力。非织造纤维材料和特制的纸张符合这一要求。杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障,纤维间宽广的空间答应气流顺利通过。3、惯性碰撞与扩散碰撞

效率随尘粒大小而异,过滤器捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比为“过滤效率”。小于0.1mm(微米)的粒子主要作扩散运动,粒子越小,效率越高;大于0.5mm的粒子主要作惯性运动,粒子越大,效率越高。在0.1mm与0.5mm之间,效率有一处最低点。

4、阻力

纤维负气流绕行,产生微小阻力。无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。过滤器阻力随气流量的增加而进步,通过增大过滤材料面积,可以降低穿过滤料的相对风速,以减小过滤器阻力。5、动态性能 被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力,于是,使用中过滤器的阻力逐渐增加。被捕捉到的粉尘形成新的障碍物,于是,过滤效率略有改善。被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上。滤料面积越大,能容纳的粉尘越多,过滤器寿命越长。6、静电

若过滤材料带静电或粉尘带静电,过滤效果可以明显改善。其原因:静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物,静电力参与粘住的工作。

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