第二件大事是活性炭除臭作用,在20世紀(jì)40年代數(shù)以百計(jì)的自來(lái)水廠中采用了活性炭除臭。以此作為劃分活性炭應(yīng)用歷史的第二階段與第三階段的界限。 1927年美國(guó)芝加哥自來(lái)水廠發(fā)生了廣大居民難以接受的自來(lái)水惡臭事故,這是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成異臭所致。德國(guó)等地的自來(lái)水廠也發(fā)生了同樣的事故,這些事故都是用活性炭來(lái)解決的。 此后,隨著環(huán)境保護(hù)日益受到重視,政府法令的日趨嚴(yán)格?;钚蕴坎粌H在凈水方面,而且在凈氣等方面的用量劇增,使得在20世紀(jì)的后半葉,環(huán)保產(chǎn)業(yè)成為活性炭應(yīng)用的大戶。由此活性炭歷史進(jìn)入了第三階段,即發(fā)展階段。
我國(guó)活性炭在應(yīng)用歷史簡(jiǎn)分為三個(gè)階段。
第一階段使20世紀(jì)40年代以前,我國(guó)制藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中使用活性炭量大,都用進(jìn)口貨,例如用Carboraffin牌的活性炭。
第二階段自20世紀(jì)50年代初開(kāi)始,國(guó)產(chǎn)活性炭上市。1951年沈陽(yáng)和撫順的單管爐廠、青島的反射爐悶燒法廠、上好的電熱活化法廠,接著又氯化鋅活化法廠,1958年福建、杭州、廣州、煙臺(tái)、東北等地紛紛建廠,1966年太原開(kāi)創(chuàng)斯列普活化法廠,隨后我國(guó)陸續(xù)開(kāi)設(shè)數(shù)以百計(jì)的斯列普爐廠。此外,還有不少的轉(zhuǎn)爐、粑式爐等工廠。總生產(chǎn)能力從1951年的三五十噸猛增到20世紀(jì)80年代的近十萬(wàn)噸。 生產(chǎn)與應(yīng)用相互促進(jìn),活性炭的應(yīng)用范圍被迅速開(kāi)拓。從原來(lái)單一的通用炭向多種的專用炭發(fā)展,例如凈水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黃金炭、載體炭、藥用炭、針劑炭、試劑炭等等,足見(jiàn)活性炭因國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)蒸蒸日上而應(yīng)用量速增,又因產(chǎn)量擴(kuò)大、陳本降低而使出口量上升。我國(guó)活性炭的應(yīng)用,不僅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展,而且進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。
活性炭活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑,它是利用木炭、竹炭、各種果殼和優(yōu)質(zhì)煤等作為原料,通過(guò)物理和化學(xué)方法對(duì)原料進(jìn)行破碎、過(guò)篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質(zhì),以達(dá)到脫色精制、消毒除臭和去污提純等目的。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可按照中國(guó)國(guó)標(biāo)GB,或按照其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),如:美國(guó)ASTM,日本JIS,德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)等。
活性炭吸附性
吸附性質(zhì)是活性炭的首要性質(zhì)?;钚蕴烤哂邢袷Яs無(wú)規(guī)則地排列的微晶。在活化過(guò)程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙,假定活性炭的孔隙是圓筒孔形狀.
活性炭按一定方法計(jì)算孔隙的半徑大小可分為二類:
(1) 按IUPAC分: 微孔 <1 0nm="" 1-25nm="">25nm。
(2) 按習(xí)慣分: 微孔 <150nm 150-20="" 000nm="">20 000nm。
由于這些孔隙,特別是微孔提供了巨大的表面積。
活性炭微孔的孔隙容積一般只有0.25-0.9mL/g,孔隙數(shù)量約為1020個(gè)/g,全部微孔表面積約為500-1500m2/g,通常以BET法測(cè)算,也有稱高達(dá)3500-5000 m2/g的?;钚蕴繋缀?5%以上的表面積都在微孔中,因此除了有些大分子進(jìn)不了外,微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容積一般約為0.02-1.0mL/g,表面積最高可達(dá)幾百平方米,一般只有活性炭總蠶種的約5%。其作用能吸附蒸汽,并能為吸附物提供進(jìn)入微孔的通道,又能直接吸附較大的分子。
大孔的孔隙容積一般約為0.2-0.5 mL/g,表面積只約0.5-2 m2/g,其作用一是使吸附質(zhì)分子快速深入活性炭?jī)?nèi)部較小的孔隙中去;二是作為催化載體時(shí),催化劑常少量沉淀在微孔內(nèi),大都沉淀在大孔和中孔之中。
所提的活性炭表面積理應(yīng)包括內(nèi)表面積和外表面積,事實(shí)上吸附性質(zhì)主要來(lái)自巨大的內(nèi)表面積,因此不能誤認(rèn)為:把活性炭研碎磨細(xì)會(huì)明顯提高表面積從而提高吸附力。
很多吸附是可逆的物理吸附,即被吸附物為流體,在一定溫度和壓力下被活性炭吸附,在高溫低壓下被吸附物又解吸出來(lái),活性炭?jī)?nèi)表面恢復(fù)原狀。
這是廣泛應(yīng)用的物理吸附,學(xué)術(shù)上又稱為范德華吸附
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