工业化的快速发展促进了社会科技进步高速发展,然而人类在享受着科技成果的同时,也在承受着 化石燃料所导致的各种环境污染问题。二氧化硫和氮氧
工业化的快速发展促进了社会科技进步高速发展,然而人类在享受着科技成果的同时,也在承受着 化石燃料所导致的各种环境污染问题。二氧化硫和氮氧化物的排放是大气污染的主要来源,是形成酸 雨的主要物质,对人类的生存和生活产生严重影响。据第一次全国污染源普查报告统计,全国废气主要污染物2007年排放总量:二氧化硫排放总量2320.00万t,氮氧化物排放总量1797.70万t。近年来,环 境质量问题越来越受到大众的关注,为了实现可持续发展,我国已不断加强对燃煤设施二氧化硫和氮氧化物排放量的控制。活性炭吸附法脱硫脱硝效率高、投资小、操作温度低、活性炭经再生可反复使用,并且能够从中回收硫资源,被认为是一种最有发展前景的脱硫脱硝技术。
1.2.5国外活性炭产业发展状况:
随着世界上轻重工业的不断发展以及人们对环境保护呼声的不断提高,在全世界范围内工业和其他行业的对活性炭的生产量和消费量都在逐年增加。在2009年全世界活性炭总消耗量达到83.3万t,在2014年,全世界活性炭消费 量预计可达到138.8万t,预计年增长 率为10.8%[5]。 据预测到2020年活性炭消费量还会有一个大幅度的增长。
1.3活性炭制备的工艺方法:
活性炭的工艺方法多种多样但万变不离其宗,都是分为两个部分第一个部分是炭化部分、第二个部分是活化部分,下面来简单介绍炭化与活化的不同工艺方法。
1.3.1活性炭的炭化工艺方法:
炭化过程就是试样在较低的温度条件下加热干馏的过程。在这个过程中要保证在一定的温度区间内和隔绝空气的条件下不断升温加热,试样中质量分数较低的分子物质会首先释发,然后煤样与焦油分解、固化。在这一整个过程中会发生一系列的物理、化学变化,其中物理变化主要有脱去水分、脱去气体与干燥过程;化学变化有热分解和热聚与缩聚等反应,物料在化学变化中析出煤气、焦油,物料中的有机化合物的氧键受到高温后被破坏,氧元素以水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳:等气体的形式析出,煤样在高温的条件下分解将氧化物与氢化物等非炭化物创造空隙排出,而失去氧化物与氢化物后试样中大量的碳原子进行重新组合后,形成了最基本的有序石墨微晶结构。
这种有序结晶物是由排列成六角形的碳原子平面组成,但它们却是不规则排列的,因此就会形成了微晶之间的空隙,所形成的较大空隙便是炭化过程所造的一阶孔隙。因此,炭化的目的就是让炭化试样形成较大的孔隙结构并赋予试样一定的机械强度使其能够进行下一步的活化反应,接下来的活化实验就是在炭化所造的较大空隙基础上再形成二阶空隙。对物料炭化条件的要求不仅是吸附值大小的要求还有后续活化实验的强度要求。
对成品的炭化料在规格、形状和强度上有一定的要求,炭化料试样内部结构必须要一定的较大空隙结构,同时也要具备一定的机械强度。炭化实验一般分为三步:首先是干燥、其次是热分解、最后是炭化。炭化时的温度条件和炭化时的时间条件及炭化时的升温速率是炭化工艺控制的主要操作条件。在经过了大量的工业生产后,人们得出了一个一般的经验结论:600℃一般是正常条件下褐煤样品较好的炭化炭化温度,由于温度过低会使炭化样品机械强度过低导致不能正常的造粒成型,温度过高则会促使炭化样品中的石墨结构有序化,会减少样品内部的一些空隙,会影响后面的活化造孔过程。
1.3.2活性炭活化工艺方法:
活性炭的活化工艺方法一般分为物理活化法和化学活化法:
(1)物理活化法: