煤質(zhì)活性炭對(duì)電廠脫汞吸附作用， 活性炭在液相吸附方面的應(yīng)用活性炭在液相中作吸附劑使用是從精制糖的脫色開始的。活性炭表面的疏水性使它能從水溶液中吸附各種物質(zhì),因此廣泛應(yīng)用在水溶液的凈化中。在液相中使用的活性炭多為粉炭,因?yàn)榉蹱钐课剿俣瓤?、效果?現(xiàn)在許多使用粉炭的場(chǎng)合要求粉炭的細(xì)度更細(xì)。使用粉炭應(yīng)當(dāng)注意過濾困難的問題。二次大戰(zhàn)后顆粒炭開始在液相吸附中使用,50年代開始用在制糖、味精、石油化工等部門的溶液精制中,繼而在上、下水和工業(yè)廢水等水處理領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在,如果要獲得完全合乎人類飲用標(biāo)準(zhǔn)的水或工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放的最后把關(guān)上幾乎沒有不使用活性炭的。
4.1 食品工業(yè)的液相脫色精制
幾乎所有的食品工業(yè)都會(huì)用活性炭進(jìn)行脫色精制,甜味劑,如甘蔗糖、甜菜糖、淀粉糖、乳糖、糖蜜、木糖、木糖醇等,為了增白,防止返色和有利于結(jié)晶等,在加工過程中都用活性炭進(jìn)行脫色,大部分用粉狀活性炭。我國(guó)的甘蔗糖和甜菜糖年產(chǎn)量達(dá)600萬t以上,但目前仍基本不采用活性炭脫色,認(rèn)真開發(fā)適合我國(guó)制糖工業(yè)應(yīng)用的活性炭品種和脫色精制工藝及設(shè)備,對(duì)推動(dòng)我國(guó)活性炭的應(yīng)用具有重要意義,僅此一項(xiàng)將增加國(guó)內(nèi)活性炭用量1.8~4.0萬t。食品添加劑,如糖精、味精、核酸系列調(diào)味品、乳酸、檸檬酸、酒石酸、葡糖酸、抗壞血酸、果膠、明膠等,為了脫色、脫臭、除去膠質(zhì)和提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,也采用活性炭進(jìn)行脫色精制,在這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中大部分用粉狀活性炭,有的也用顆粒活性炭。食用油,如菜籽油、花生油、黃豆油、玉米油、椰子油、棕櫚油、葵花籽油、棉籽油等,為了精制和脫臭都需采用活性白土和活性炭混合進(jìn)行脫色精制。
酒類和飲料也用活性炭吸附去除雜質(zhì)和異味。在酒類中使用活性炭還有加速陳化,除去醛類、雜醇等物質(zhì)達(dá)到改善口味的作用。此外,釀造啤酒和飲料用水經(jīng)活性炭處理,還可防止產(chǎn)品產(chǎn)生沉淀、避免渾濁,延長(zhǎng)保存期。
4.2 制藥工業(yè)的液相精制
制藥工業(yè)的原料藥都要經(jīng)活性炭吸附處理,處理的目的除脫色、除臭外還可提高藥物的純度,增加藥品的穩(wěn)定性和減少或避免副作用?？咕仡?、磺胺類、生物堿和激素類等藥品都要經(jīng)活性炭脫色提純,特別是針劑類注射液不經(jīng)活性炭處理是不能使用的,其作用主要是去除致“熱原”。
4.3 化學(xué)工業(yè)和其它工業(yè)的液相精制
許多石油化工和其他工業(yè)產(chǎn)品在加工過程中都不可避免地帶有微量的色素和產(chǎn)生臭味以及引起產(chǎn)品在長(zhǎng)期存放過程產(chǎn)生質(zhì)量變化的雜質(zhì),為了脫色、除臭和去除雜質(zhì),活性炭的使用已越來越引起關(guān)注。在石油化工工業(yè)中,許多產(chǎn)品如精制汽油、溶劑汽油、高級(jí)潤(rùn)滑油、高級(jí)礦蠟、制冷用氨水、芳烴等的脫色、去除有機(jī)硫化合物,都要用活性炭進(jìn)行處理。在無機(jī)化學(xué)工業(yè)中,如磷酸、鹽酸、硼酸、明礬、碳酸鹽、過氧化氫的食用級(jí)和醫(yī)用級(jí)產(chǎn)品也必須用活性炭進(jìn)行處理。在冶金工業(yè)中,特別在濕法冶金中,如金、銀、鎳、鈷、鈀、鈾(特別是從海水中提取鈾)等貴金屬的提取中,都廣泛使用活性炭。在其它工業(yè),如染料工業(yè)中的染料中間體溶液、染織物洗滌液等也都用活性炭進(jìn)行精制或防止已印染的花的色澤受到影響。
5 活性炭在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
當(dāng)今世界環(huán)境保護(hù)和發(fā)展已成為人類社會(huì)的兩大主題。人類在逐漸擺脫饑餓和貧困的同時(shí),環(huán)境保護(hù)又成了人類共同面臨的世界性難題。世界性的水資源告急,甚至有人預(yù)言,下一次的大規(guī)模武裝沖突其起因可能是水;全球氣候變暖,旱澇災(zāi)害頻繁;全球大氣層的臭氧空洞增大,人類將面臨紫外線災(zāi)害。如此等等,無一不是人類在“征服”自然后得到的大自然的報(bào)復(fù)。環(huán)境保護(hù)已到了刻不容緩的地步,我國(guó)尤其是這樣。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)幾乎無一例外地又是環(huán)境污染嚴(yán)重的地區(qū)。僅以飲用水為例,流經(jīng)我國(guó)大中城市河流的河段有80%不能作為飲用自來水取水的水源,號(hào)稱江南水鄉(xiāng)的長(zhǎng)江三角洲,80%的河湖的水質(zhì)在四類以下。最近我國(guó)被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)嚴(yán)重缺水國(guó)家之一。環(huán)境保護(hù)離不開活性炭已逐漸成為人們的共識(shí)。美國(guó)每年的活性炭用量在12~15萬t,日本7~9萬t,其中用于環(huán)境保護(hù)(包括水處理和氣體處理)的占60%以上。我國(guó)雖然有近10萬t的產(chǎn)量,但將近一半出口,真正用于自己的環(huán)境保護(hù)的活性炭用量最多只有生產(chǎn)量的十分之一左右。
5.1 水處理
如前所述,水處理是環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。發(fā)達(dá)國(guó)家,水處理方面的活性炭用量占其總用量的40%左右。活性炭在水處理方面的應(yīng)用最早是美國(guó)于1932年底開始的,用于芝加哥的自來水處理,并很快在各地自來水廠普及。然后又推廣到工業(yè)用水、城市下水和工業(yè)廢水等方面。
5.1.1 上水處理
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)格的是飲用水和上水源水。它對(duì)水中的微量有毒成分、pH、大腸桿菌、生物耗氧量、臭域等都有相應(yīng)的嚴(yán)格要求,隨著科技的進(jìn)步,飲用水的質(zhì)量指標(biāo)越來越嚴(yán)格,越來越細(xì)化。原來意義上的城市自來水已經(jīng)不適合人類飲用,越來越多的國(guó)家和地區(qū)已對(duì)自來水的經(jīng)營(yíng)企業(yè)作出更加嚴(yán)格的規(guī)定。例如美國(guó)就嚴(yán)格規(guī)定城鎮(zhèn)自來水廠如不采用活性炭處理就不準(zhǔn)賣水。自來水用活性炭處理,可以除去有機(jī)雜質(zhì)、各種臭味,這比用氯和漂白粉處理好,它不會(huì)造成含氯碳?xì)浠衔?如氯甲烷)的形成。鹵化甲烷現(xiàn)已證明是生物細(xì)胞的致突變物前驅(qū)體,也就是可能引起致癌。此外,活性炭處理自來水不會(huì)導(dǎo)致Ca、Mg的損失,人類長(zhǎng)期生活在地球的自然狀態(tài),飲用水不是越純?cè)胶?而要求有一定的鈣、鎂和其它微量元素,一般而言飲用水的Ca、Mg含量為3 mg/L(即德國(guó)硬度8.4°)。醫(yī)藥統(tǒng)計(jì)表明人類心血管病與水的軟度成正相關(guān)統(tǒng)計(jì)關(guān)系。這就提醒人們,飲用水并不是需要純水、超純水。因此,從科學(xué)角度看,人類飲用水或自來水上水源水經(jīng)一般自來水工藝和活性炭處理是最有效也是最經(jīng)濟(jì)的。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情,筆者認(rèn)為以城鎮(zhèn)居民小區(qū)或樓群為單位將自來水進(jìn)行活性炭處理是解決我國(guó)居民飲用水凈化的切實(shí)有效方法。
5.1.2 工業(yè)用水的處理
工業(yè)用水因使用目的不同而有不同的標(biāo)準(zhǔn)。高純度水主要應(yīng)用于電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)。無論采用何種方法獲得高純度水,活性炭處理必然是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)?；钚蕴刻幚碇饕浅ビ袡C(jī)物、膠質(zhì)、農(nóng)藥殘留物、游離氯、致“熱原”和少量的二氧化碳和氧等氣體(去除氣體對(duì)高壓或臨界狀態(tài)運(yùn)行的發(fā)電鍋爐尤為重要)。為了緩解乃至解決工業(yè)用水的矛盾,努力做到工業(yè)用水封閉和半封閉循環(huán)顯得更為重要。
5.1.3 城市居民生活污水的處理
隨著人類文明的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程必然加速。這就使城市(鎮(zhèn))居民生活污水對(duì)水源的污染問題變得嚴(yán)重。為了治理城市居民生活污水,一般采用“二級(jí)”或“三級(jí)”處理,活性炭通常用于三級(jí)處理中的第三級(jí)處理,經(jīng)過三級(jí)處理的水質(zhì)可達(dá)到TOC<5 mg/L,CODMn<10 mg/L。為了降低處理成本,活性炭都進(jìn)行反復(fù)再生重復(fù)使用,每次再生活性炭損失約為5%~7%。城市居民生活污水一般采用集中處理方式。
5.1.4 工業(yè)廢水的處理
工業(yè)廢水的處理,是環(huán)境保護(hù)的重大課題之一。由于工業(yè)企業(yè)的門類很多,不同工廠(企業(yè))生產(chǎn)的產(chǎn)品不同,工業(yè)廢水的水量和所含污染物也千差萬別,絕大多數(shù)都分別進(jìn)行處理。工業(yè)廢水處理通常也分為“二級(jí)”和“三級(jí)”處理。工業(yè)廢水處理凈化后,不僅能防止對(duì)江河湖海的污染,同時(shí)可以回收部分有用物質(zhì),可以部分或全部將生產(chǎn)用水回用,對(duì)能源和資源都是莫大的節(jié)約。特別是對(duì)嚴(yán)重缺水的國(guó)家和地區(qū)尤為值得重視?；钚蕴吭诠I(yè)廢水處理上絕大多數(shù)用在第三級(jí),也有少量用于只有二級(jí)處理的第二級(jí)。
活性炭脫汞技術(shù)煙道噴入活性炭吸附劑技能首要應(yīng)用煙氣濕法脫硫安裝，能有用地節(jié)制汞排放，并且放射系統(tǒng)簡(jiǎn)略，除汞本錢低。獨(dú)一值得留意的脫除的汞都進(jìn)入煙氣濕法脫硫排出的石膏或廢水里，需求二次處置。但因?yàn)槌惧X低，這一技能對(duì)現(xiàn)今配備了SCR和濕法脫硫安裝的電廠吸引力十分大。
煙道噴入活性炭吸附劑是將含有鹵化物的活性炭在靜電除塵器或布袋除塵器前噴入，煙氣里的汞和活性炭中的鹵化物反響并被活性炭吸附，然后被靜電除塵器所捕集。飛灰里被搜集下來的汞不會(huì)再次釋放，然后到達(dá)除汞的目標(biāo)吸附劑占粉煤灰中的比例取決于放射率和燃煤的灰分含量，普通為0.1%~3%
煙道噴入活性炭吸附劑技能包羅選擇和出產(chǎn)吸附劑、吸附劑儲(chǔ)存和放射、汞測(cè)量3個(gè)環(huán)節(jié)。含鹵化物的活性炭吸附劑從出產(chǎn)工場(chǎng)輸送到電廠，儲(chǔ)存于貯料罐中。緊縮空氣將吸附劑辨別壓到放射器的進(jìn)料注入導(dǎo)管，再經(jīng)過噴嘴放射到煙氣中，延續(xù)汞監(jiān)測(cè)儀將煙氣中的汞含量記載下來。
吸附劑是這一技能的中心。優(yōu)化的放射系統(tǒng)可以將活性炭顆粒平均地放射在煙氣中，讓活性炭顆粒涵蓋一切的煙道空間，以最快的速度和煙氣夾雜，使活性炭顆粒與汞化合物最大限制地接觸和反響，大大進(jìn)步吸附劑的脫汞效率并降低本錢。
活性炭規(guī)格
活性炭粗看只是一種經(jīng)活化的炭，細(xì)分則是型號(hào)數(shù)以百計(jì)的有活性的炭。
活性炭的質(zhì)量隨生產(chǎn)原料、生產(chǎn)方法和后處理等的不同而異。質(zhì)量也隨應(yīng)用的不同而異。一般各種用途的活性炭制訂相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)格和檢驗(yàn)方法。
中外各種用途活性炭質(zhì)量規(guī)格的項(xiàng)目匯總起來有：
（1） 物理項(xiàng)目：形狀、外觀；目數(shù)、粒度、粒度分布；表觀密度、裝填密度；耐磨強(qiáng)度；硬度；比表面積；孔容積；漂浮率；強(qiáng)度；熱容量；導(dǎo)熱率。
（2） 化學(xué)項(xiàng)目：pH值；灰分；水分、干燥減重；著火點(diǎn)；未炭化物、灼燒殘?jiān)涣蚧?；氯化物；氰化物；硫酸鹽；酸溶物、硝酸可溶物；醇溶物；鐵含量；銅含量；鋅含量；鉀含量；鈣鎂含量；重金屬含量；水提??；鎘含量；砷含量；總氮；磷酸鹽；錳；熒光物質(zhì)；多環(huán)芳香化全物；焦油產(chǎn)物。（植物性原料）
（3） 微生物項(xiàng)目：微生物限度。
（4） 吸附項(xiàng)目；亞甲藍(lán)吸附值；碘吸附值；苯酚吸附值；四氯化碳吸附值；焦糖脫色率；脫色指數(shù)；硫酸奎寧吸附值；糖蜜值；飽和硫容量；穿透硫容量；苯蒸氣防護(hù)時(shí)間、苯活動(dòng)性；氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間；水容量；丁烷工作容量；ABS值；甲苯平衡活性。
活性炭商品常以用途表示質(zhì)量，例如：糖用、味精用、藥用、針劑用、黃金用、凈水用、載體用等等。有的商品列出規(guī)格項(xiàng)目，有的不列出，有的這個(gè)用途和那個(gè)用途所列的項(xiàng)目相同，可能有的關(guān)鍵項(xiàng)目屬于內(nèi)控，不予標(biāo)示。
活性炭在應(yīng)用中有時(shí)會(huì)發(fā)生合格或不合格的問題。對(duì)策在于：活性炭的質(zhì)量項(xiàng)目，尤其是專用炭，要講求適用性項(xiàng)目，同時(shí)也要強(qiáng)調(diào)可行性的用法。國(guó)外號(hào)稱有40種或150種以上型號(hào)的活性炭公司，就用不同質(zhì)量迎合不同需求，多質(zhì)量便擁有了多型號(hào)——品種繁多的代碼型號(hào)。例如椰炭有多種質(zhì)量和相應(yīng)型號(hào)：一類供去除低濃度有機(jī)物的水處理應(yīng)用，一類供一般液相或氣相應(yīng)用，一類供提取黃金應(yīng)用；每類再細(xì)分，使椰殼具有十多種型號(hào)；又如從廢炭再活化的再生炭，其質(zhì)量是突出高密度、高表面積、耐用性，反復(fù)再生性，約有十個(gè)型號(hào)?？梢姀馁|(zhì)量變出多品種，大有可為。
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