超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理

[Article]

https://www.wendangku.net/doc/819268265.html,

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )

Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2008,24(5)：737-742

May Received:October 11,2007;Revised:January 24,2008;Published on Web:March 13,2008.English edition available online at https://www.wendangku.net/doc/819268265.html, ?

Corresponding author.Email:wzs@https://www.wendangku.net/doc/819268265.html,;Tel:+8610?82150683.国家“十五”科技攻关计划(2004BA616A ?10)资助

?Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica

超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理

郭

亮

吴占松?

(清华大学热能工程系,北京

100084)

摘要：

在273-373K 、0-10MPa 范围内测量了甲烷在纳米活性炭表面的吸附等温线和等量吸附热.结果发现,

在实验涉及的温度范围内,吸附平衡特性在低压下能够很好地遵循Dubinin ?Astakhov (DA)微孔填充模型,但是当压力超过特定范围时,吸附等温线及等量吸附热测量数据都与DA 模型计算结果发生了偏离,吸附行为更接近单层定位吸附.文中参照Cerofolini 对亚单层吸附提出的Freundlich ?Dubinin ?Radushkevich (FDR)混合模型,对纳米活性炭在较高压力条件下的吸附使用通用Freundlich (GF)模型进行了修正,从而提出了一种分段模型GFDA.根据GFDA 模型对甲烷在广泛的压力范围内在纳米活性炭表面的吸附机理进行了完整的解释,并对纳米活性炭表面的能量非均匀性进行了分析.关键词：超临界;纳米活性炭;吸附势;

甲烷

中图分类号：O647

Mechanism of Methane 忆s Adsorption on Nanometer Active Carbon at

Supercritical State

GUO Liang WU Zhan ?Song ?

(Department of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing

100084,P.R.China )

Abstract ：Isosteric heats and adsorption isotherms of methane on nanometer active carbon were measured at supercritical temperature (273-373K)and pressure from 0to 10MPa.The measured data agreed well with Dubinin ?Astakhov (DA)model at lower pressure but failed when pressure exceeded a special range.General Freundlich (GF)equation was used to modify the DA equation at high pressure and thus formed a combined bisection model GFDA.The adsorption mechanism of methane on nanometer active carbon was raised according to GFDA model and the heterogeneous energy distribution of the adsorbent was analyzed.Key Words ：Supercritical;Nanometer active carbon;

Adsorption potential;

Methane

伴随吸附分离和吸附储存技术的发展,气体在超临界条件下的吸附问题得到了越来越多的重视.尽管对亚临界条件下气体在微孔中的吸附行为已经有了比较清楚的认识,并发展了一系列模型对其进行描述,但是对于超临界条件下的吸附行为和吸附相物理状态,目前还缺乏确切的认识[1-3].

对于气体在亚临界条件下的吸附,一般倾向于用Dubinin 微孔填充理论进行描述,其中最常用的

模型是基于Polanyi 吸附势理论的Dubinin ?Astakhov (DA)方程[4].DA 模型对研究超临界条件下的气体吸附分离问题非常有效,在这种问题中,涉及的压力一般不超过0.5MPa.但是对气体吸附储存来说,为了尽量提高单位体积储存能力,使用的压力通常会达到5-8MPa.此外,对目前正在发展的大型气体吸附储存装置来说,出于经济性和实用性考虑,通常不希望安装制冷系统.由于吸附放热作用,这使得一些吸

737

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24附储存过程中吸附床温度接近甚至超过373K[5-7].

吸附过程发生在更高的温度和更广泛的压力范

围内,这使得DA模型不再准确或不再适用.人们已

经提出一些方法对DA模型进行修正,其中包括

Dubinin和鬲刭剜劁剜赜匮针对宽孔径分布提出的两项式

的DR方程[8]以及Cerofolini针对亚单层吸附问题

建立的FDR模型[9].对不同的吸附体系来说采用的

修正方法不尽相同[10-14].活性炭一直以来都是最重要

的气体吸附剂之一,随着炭材料的发展,目前已能够

制造出Langmuir比表面积在3000m2·g-1以上的超

级活性炭,这种材料的总孔体积主要来自孔径在2

nm以下的孔,也称为纳米活性炭.本文的工作就是

以甲烷?纳米活性炭吸附体系作为研究对象,在较高的温度和广泛的压力范围内测量了吸附等温线和等量吸附热,通过分析测量结果对DA模型进行修正,提出了一个两段吸附模型.在实验涉及的温度压力范围内,该模型对吸附机理做出了完整的解释.最后对纳米活性炭表面的能量非均匀性进行了分析.

1吸附平衡特性的测量

实验中使用的纳米活性炭来自清华大学与石油大学、四川石油管理局在国家“十五”攻关计划中共同建设的年产100吨纳米活性炭中试生产线.经氮吸附法测定,活性炭的BET比表面积和Langumair 比表面积分别达到2243.99和3079.48m2·g-1,使用BJH模型计算氮吸附实验结果可以得到活性炭的累

积孔体积为0.535cm3·g-1,平均孔径为2.517nm.实验中使用的甲烷纯度为99.99%.

吸附平衡特性包括平衡吸附量和等量吸附热,平衡吸附量的测量采用容积方法.图1给出了测量装置的示意图,首先关闭阀门A,让气体在配气池中加压,之后打开阀门A,记录配气池和吸附池的压力变化,通过气体状态方程计算就可获得吸附量.更多关于实验装置的细节将在另文中发表.实验温度压力参数的选择参照了变压吸附储存装置的工业运行条件,温度从273-373K这一范围远远超过甲烷的临界温度,压力范围为0-10MPa.

相同温度下的平衡吸附量数据构成了吸附等温线.图2给出了273-373K、0-10MPa之间甲烷在纳米活性炭表面的吸附等温线,相同温度下的同一组数据点之间通过虚线连接,在每一组数据后标明了吸附等温线对应的温度.

等量吸附热的测量和吸附等温线的测量是同时进行的,除平衡吸附量通过容积法测量之外,吸附热的量热部分采用了气体传感器量热仪(SGC).SGC量热仪事实上是一种压力温度计,通过一定容积内气体吸收热量后压力的变化来测量热量大小,特别适用于微小热量的测量[15,16].图3给出了甲烷在273、313和358K,0-10MPa间在纳米活性炭表面吸附的等量吸附热测量结果.

2吸附等温线函数的确定

对于气体在微孔活性炭表面的吸附问题,通常采用Dubinin?Astakhov方程[4]进行描述

:

图1等容吸附装置示意图

Fig.1Schematic of the isometric adsorption

system

图2甲烷在纳米活性炭表面吸附等温线测量结果

Fig.2Experimental adsorption isotherms of CH4on

nanometer active

carbon

图3甲烷在纳米活性炭表面等量吸附热测量结果

Fig.3Experimental isosteric heats of CH4on

nanometer active carbon

738

No.5郭亮等：超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理θt(p)=exp[-(εE

)v](1)

其中p为压力,θt=W/W DA s为吸附饱和度,W为吸附

量,W DA s为DA方程的饱和吸附量,E0为特征吸附能,

ε为吸附能,ν为一个和吸附表面特性有关的经验参

量.根据Polanyi的吸附势理论有:

ε=RT ln(p s/p)(2)

其中R为气体常数,T为温度,p s为饱和压力,在超

临界条件下,这个饱和压力是一个虚拟值.Dubinin

建议通过公式(3)[17]求得虚拟饱和压力:

p s=p c(T/T c)2(3)

其中,p c和T c分别为临界压力和临界温度.

对DA方程(1)变换形式有:

ln W=ln W DA s-[RT ln(p s/p)]νE-ν0(4)通常有1≤ν≤2,通过试算,ν取1.8时公式(4)可以

得到更好的线性结果.根据测量数据将ln W对[ln(p s/ p)]1.8作图,如图4所示.

确定图4中各线的斜率和截距,根据公式(4)就可

以求得DA方程的其余参数:特征吸附能E0为6.4kJ·mol-1,饱和吸附量W DA s则与温度成线性关系:

W DA s=28.366-0.039T(5)

根据求出的DA方程参数绘制甲烷在纳米活性

炭表面的吸附等温线,并与实验结果进行对照,对照

结果在图5中列出,图中散点为实验结果,实线为DA方程计算结果.可以看到,在压力较低的情况下平衡吸附量测量结果与DA方程的计算值吻合得相当好,但是当压力上升时,实验点开始与DA方程偏离,发生偏离的位置以及偏离程度随着温度和压力的不同而有所不同.

3DA方程的修正3.1等量吸附热的计算和分析

确定DA方程参数后可以通过Clausius鄄Claplon方程对等量吸附热进行计算[18]:

q st t=RT2?ln p?T[]θt(6)其中q st t为等量吸附热,角标“θt”表示等吸附量条件.将DA方程式(1)代入式(6),并考虑虚拟饱和压力的Dubinin表达式(3),有:

q st t=2RT+(-lnθt)1/νE0(7)图6中绘出了通过公式(7)计算得到的等量吸附热和实验结果的对照,可以看到,对甲烷来说,测量数据和DA方程计算数据在吸附量较小的情况下吻合得很好,但是,当吸附量达到4mmol·g-1左右时,等量吸附热的测量结果显著偏离了DA方程的计算吸附热,并迅速向甲烷的凝结热趋近,其间形成了一个台阶.一些研究人员在独立的吸附热测量实验以及分子模拟计算中发现了同样的现象[19,20]

.

图4甲烷在纳米活性炭表面吸附等温线的DA方程线性化

Fig.4Illustration of linearized DA equation of CH4

on nanometer active

carbon

图5DA模型计算与平衡吸附量测量结果的比较

Fig.5Experimental(dot)vs predictive(line)

isotherms of methane on nanometer active carbon

using DA

method

图6DA方程计算与等量吸附热测量结果的比较

Fig.6Experimental vs predictive isosteric heat of

methane on nanometer active carbon using DA method

739

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008

Vol.24

低压条件下等量吸附热的测量结果与DA 方程计算结果相吻合,这从热力学角度说明在这一压力区域气体分子的吸附状态主要遵循DA 方程所代表的微孔填充模型.对于在更高压力条件下等量吸附热接近定值(凝结热)的情况来说,则表明这时气体分子的吸附状态主要属于均匀能量表面上的单层定位吸附.

从物理角度可以对气体分子的吸附状态随吸附量的变化作如下解释:在低压条件下,气体分子优先吸附在高能吸附位上(或孔径较小的孔中),这种吸附是以微孔填充的形式进行的;随压力升高,高能吸附位被占据而逐渐饱和,气体分子开始吸附在能量较低的吸附位上(或孔径较大的孔中),这种吸附是以单层定位吸附的方式进行的.这种情况类似于Huang 对氮在高度脱水的硅胶?氧化铝表面吸附的等量吸附热进行研究后得出的结论[21],即吸附表面由两种不同能量的吸附中心组成,这两种中心上的吸附可分别用Henry 模型和Langmuir 模型进行描述[22].3.2用于广泛压力范围的GFDA 模型

Cerofolini 针对亚单层吸附问题建立了一个平衡表面模型,用Freundlich 方程和DR 方程的联合方程对吸附等温线进行描述,即FDR 方程[9].FDR 方程在压力很低的情况下接近DR 方程,而在压力很高的情况下接近Freundlich 方程.即:

θt (p )=

θDR t (p )(for low ?pressure)θF t (p )

(for high ?pressure)

{

(8)

根据对等量吸附热测量结果的分析,并参考Cerofolini 的平衡表面模型,可以建立一种分段模型,在压力较低的范围使用DA 方程,在压力较高的情况下则采用一种可还原为Langmuir 方程的吸附等温线方程,以描述在压力较高的条件下吸附等温线与DA 方程曲线间的偏离.

对于气体在固体表面的单层定位吸附,最常用的为GF 方程[23]:

θt (p )=

Kp

1+Kp

()

q

-1

其中,K =K 0exp(εa RT ),K 0是一个与吸附能无关的常数;

εa 为最小吸附热,根据等量吸附热的测量结果,εa 趋

近气体凝结热,对甲烷为8.179kJ ·mol -1,q 为非均匀性参数.

假定在压力低于转换压力p ?

的条件下DA 模型适用,高于p ?的条件下GF 模型适用,那么分段模

型可写为

W t (p )=W DA s

exp -RT ln(p a /p )

E 0

[]

ν

{}

0

W DA

s exp -RT ln(p a /p ?)E 0

[

]ν

{}+

W

GF s

K (p -p ?

)

1+K (p -p ?

)[]

q p ≥p ?

??

?

????????????????????(10)

应当注意到,在分段模型中DA 方程和GF 方

程的饱和吸附量是不同的,DA 方程的饱和吸附量

W DA s 已在公式(5)中求出,GF 方程的饱和吸附量W GF

s

在稍后的计算中给出.公式(10)表示的模型可以称为GFDA 模型,其中p ?称为转换压力,在转换压力下的吸附量W ?称为转换吸附量.图7给出了不同压力条件下气体在微孔中吸附状态示意图.

在第2节的讨论中已经得到了DA 方程参数,而要获得高压下GF 方程参数,首先需要知道转换压力p ?.p ?可通过等量吸附热的测量值与DA 模型的偏离位置得到,从图6可以看到,在不同温度下p ?不同,对应的W ?也不同.如果假设存在孔径r ?,微孔填充仅发生在孔径小于r ?的微孔中,而从0到r ?的累积孔容积为V ?,那么转换吸附量W ?为

W ?=ρa (T )V ?

(11)ρa 为吸附相密度,采用Ozawa 提出的方法[24]计算:

ρa =ρ1exp[-0.0025(T -T b )](12)

其中,ρ1表示液相密度,T b 表示沸点.

经过对等量吸附热和吸附等温线的比照,确定

V ?为1.05mL ·g -1,通过多项式回归可求得p ?对

温

图7不同压力下甲烷分子在纳米活性炭表面的吸附状态

Fig.7State of methane molecules adsorbed on nanometer active carbon at different pressures

740

No.5

郭

亮等：超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理度的关系:

p ?=3.004-0.025T +5.731×10-5T 2

(13)

求得转换压力p ?后,就可以根据实验数据求出GF 方程参数.对GF 方程变换形式有:

p -p ?(W -W ?)

1/q

=p -p ?(W GF s )1/q +

1(W GF s )1/q K (14)

在不同温度下将(p -p ?)/(W -W ?)1/q 对p -p ?作图,如图8所示.

q 值根据试算取0.9,由图8中线簇的斜率可求

出饱和吸附量W GF s ,其与温度成线性关系:

W GF s =24.466-0.033T

(15)

根据图8线簇的截距和W GF s ,最终可以求出K

为1.56×10-8.

获得了DA 方程和GF 方程的参数后,就可以绘出完整的GFDA 模型曲线,图9给出了吸附等温线的GFDA 模型计算结果与测量结果的对照,图中散点为实验数据,实线为GFDA 模型计算值,可以看到测量结果与模型计算结果吻合得相当好.

通过计算模型与测量值之间的误差可以定量地表达模型的精度.模型计算值与测量值之间的误差可以通过下式来计算[22]:

δ(%)=1N T N T

j =1∑1N m N m

i =1∑100×W expt -W calc

W expt

()

(16)其中,W expt 和W calc 分别为平衡吸附量的测量结果和

计算结果,N m 和N T 分别为吸附等温线的数据点数量和吸附等温线的数量.对平衡吸附量测量结果来说,DA 模型误差为6.37%,GFDA 模型误差为3.16%,GFDA 模型的精度好于DA 模型精度.

4纳米活性炭表面的能量非均匀性

等量吸附热的测量结果直观地表达了纳米活性

炭表面的能量非均匀性,对这种非均匀性进行分析可以从能量角度对吸附机理做进一步揭示.

无论是DA 方程还是GF 方程,它们都包含了

吸附剂表面的非均匀性参数,对DA 方程来说,这一参数为指数ν,ν越小则表明表面非均匀性越强;对GF 方程来说非均匀性参数为指数q ,q 越接近1表明表面非均匀性越弱.更为直观的方式是对能量分布函数作图,根据能量分部函数图形分析表面非均匀性的大小.

根据甲烷的模型方程可以分别绘出能量分布函数,Stoeckli 使用近似凝聚法得到了DA 方程的能量分布函数[25]:

F (ε)=ν(ε-εa )ν-1

E ν

0exp -ε-εa E 0

()ν

[]

(17)

GF 能量分布函数则是通过Sips 提出的方法[26]得到的:

F (ε)=sin(πq )

πRT

exp(ε/RT )exp(εa /RT )-1

[

]

-q

(18)

温度对DA 方程能量分布函数没有影响,对GF

方程的能量分布函数的影响也不明显,因此仅绘出了273K 下DA 方程和GF 方程的能量分布函数对照,如图10所示.

DA 方程的能量分布函数曲线形状平缓,表现出强烈的表面非均匀性,而GF 方程的能量分布函数曲线形状在窄小的范围内非常尖锐,表明表面非均匀性较为微弱,这与等量吸附热的测量结果是一致的,即吸附位的能量非均匀性主要集中表现在低压条件下的吸附起始阶段,当高能吸附位被占据后,由于吸附位的能量非均匀性不能通过吸附质分子传递,且剩余吸附位的吸附能相差不大,因此表面的能

图8(p -p ?)/(W -W ?)1/q 对p -p ?的关系

Fig.8Relationship between (p -p ?

)/(W -W ?)1/q

and p -p ?

图9GFDA 模型计算与平衡吸附量测量结果的比较Fig.9Experimental (dot)vs

predictive (line)isotherms of methane on nanometer active carbon using GFDA

method

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Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008

Vol.24

量非均匀性就表现得非常微弱了.

5结论

(1)在压力较低的条件下,DA 模型能够很好地描述超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附;但当压力超过转换压力p ?时DA 模型就不再适用,此时可通过GF 模型进行修正.DA 模型和GF 模型共同构成一个分段模型,可以很好地描述在广泛压力范围内(0-10MPa)甲烷在纳米活性炭表面的吸附.

(2)GFDA 模型可以在物理上给出直观的解释,在低压下,气体分子以微孔填充形式吸附在微孔中,DA 模型起主导作用;随着压力升高,孔径较小的微孔中吸附达到饱和,气体以单层定位吸附方式吸附

在次微孔、

中孔中,GF 模型起主导作用.GFDA 模型在一定程度上表明了吸附剂表面吸附位在能量分布上的离散特性,这种离散特性是由吸附剂的孔径或孔型的离散性造成的.

(3)将GFDA 模型分解,通过其中的DA 和GF 模型做出能量分布函数曲线,结果表明,在对甲烷的吸附中,纳米活性炭表现出了强烈的能量非均匀性,这种能量非均匀性集中在压力低于转换压力p ?

的条件下,也就是DA 模型描述的范围中;在压力高于转换压力,也就是GF 模型描述的范围中,能量非均匀性则表现得比较微弱.这可以理解为能量非均匀性主要来自于高能吸附位之间的吸附势差,而这些高能吸附位主要存在于孔径小于一定范围的微孔中.当高能吸附位的吸附接近饱和,气体分子继续在能量较低的吸附位上发生吸附,这些吸附位的吸附能相差不大,且吸附位的能量非均匀性不通过吸附

质分子传递,因而表面吸附位的能量非均匀性就表现得非常微弱了.

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1024

图10273K 下甲烷在纳米活性炭表面吸附的能量分布函数Fig.10Energy distribution function of methane 忆s adsorption on nanometer active carbon at 273K

742

活性炭吸附塔技术

活性炭吸附塔是处理有机废气、臭味处理效果最好的净化设备。活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质等的措施。大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果.活性炭吸附作为深度净化工艺，经常用于废水的末级处理，也可用于长产用水、生活用水的纯化处理。当粉尘和颗粒物比较多时，活性炭吸附装置可同时和水帘机和水喷淋塔和UV等离子一起使用，达到废气净化达标排放。 工作原理 活性炭吸附装置主要由活性炭层和承托层组成。活性炭具有发达废气处理粉尘处理噪音处理

的空隙，比表面积大，具有很高的吸附能力。正是由于活性炭的这种特性，它在水的深度处理中被广泛应用，如生活给水，污水后段的（净水）深度处理等。 含尘气体由风机提供动力，正压或负压进入塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入设备排尘系统，净化气体高空达标排放。 1.吸附效率高，吸附容量大，适用面广 2.维护方便，无技术要求 3.比表面积大，良好的选择性吸附 4.活性炭具有来源广泛价格低廉等特点 5.吸附效率高,能力强 6.操作简易、安全 活性炭使用一段时间后，吸附了大量的吸附质，逐步趋向饱和，丧失了工作能力，严重时将穿透滤层，因此应进行活性炭的再生或更换。 鹤壁市隆盛环保矿山设备有限公司(以下简称“隆盛环保”）于2011年11月成立，企业类型为有限责任公司，注册资金1200万元，公司注册地址：鹤壁市淇滨区金山工业园区创业路路南。隆盛环保是废气处理粉尘处理噪音处理

影响活性炭吸附性能的因素.

影响活性炭吸附性能的因素 在水处理中,活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关,去除率在 20%~80%之间, 。 1 . 活性炭的结构及特性 活性炭的孔径、空容分布及比表面积影响吸附容量。因活性炭吸附有机物主要在微孔中进行, 微孔所占空容和表面积的比例愈大,吸附容量愈大。 由于活性炭表面带微弱的电荷, 水中极性溶质竞争活性炭表面的活性位置, 导致活性炭对非极性溶质的吸附量降低,而对某些金属离子产生离子交换吸附或络合反应。 2 . 被吸附有机物的性质 a. 分子结构和表面张力 芳香族有机物比脂肪族有机物更易被活性炭吸附; 越是能降低溶液表面张力的有机物越容易被活性炭吸附。 b. 有机物的分子量 一般水中有机物的分子量增加, 吸附量也增加。但也有出现随分子量的增大, 吸附速度降低的现象。当活性炭微孔大小为有机物分子的 3~6时能够有效地吸附,由于分子筛的作用而使扩散阻力增加,吸附速度就降低。 c. 有机物的溶解度 活性炭在本质上是一种疏水性物质, 因此被吸附有机物的疏水性愈强愈易被吸附。因此, 在水中溶解度愈小的有机物愈易被活性炭吸附。 3 . 影响活性炭吸附的因素 a. 水中有机物的浓度

大多数的有机物在浓度和吸附量之间存在特定的关系, 而且一般是浓度增加吸附量按指数关系增加。 b. 温度和共存物质 活性炭对水中有机物的吸附, 温度的影响可以忽略不计。一般天然水中存在的无机离子对活性炭吸附有机物也几乎没有影响。但汞、铬、铁等金属离子含量较高时,则可能因为在活性炭表面起化学反应并生成沉淀、积累在炭粒内,使活性炭的孔径变小,影响活性炭的吸附效果。 c. 接触时间 因为吸附是液相中的吸附质向固相表面的一个转移过程, 所以吸附质与吸附剂之间需要一定的接触时间,才能使吸附剂发挥最大的吸附能力。在水处理量一定的情况下,增加接触时间,意味着增加水处理设备或增大水处理设备, 而且接触时间太长时, 吸附量的增加并不明显。因此, 一般设计时接触时间约 20~30分钟。 d. pH值 在多数情况下, 先把水的 pH 值降低到 2~3, 然后再进行活性炭吸附往往可以提高有机物的去除率。这是因为水中的有机酸在低 pH 值下电离的比例较小, 为活性炭提供了容易吸附的条件。

活性炭吸附和脱附原理

活性炭吸附原理 1、依靠自身独特的孔隙结构 活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。、 2、分子之间相互吸附的作用力 也叫“凡德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。 活性炭脱附的几种方法 （1）升温脱附。物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的组分脱附下来，这种方法也称为变温脱附，整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术，微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中，这种方法也是最常用的脱附方法。 （2）减压脱附。物质的吸附量是随压力的升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生，这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。 （3）冲洗脱附。用不被吸附的气体(液体)冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题，需要用别的方法将它们分离，因此这种方法存在多次分离的不便性。 （4）置换脱附。置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来。其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质，必须用别的方法使它们分离。例如，活性炭对Ca2+、C1-有一定的吸附能力，这些离子占据了吸附活性中心，可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响。因此，用活性炭吸附待分离溶液中的物质后，选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性，从而达到降低脱附活化能的目的。 （5）磁化脱附。由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多，能充分显示它的偶极子特性，从而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性，这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时，分离出的单个水分子越多，则阻碍作用就越大，从而吸附容量减小得也就越多。活性炭

影响活性炭吸附性能的因素

影响活性炭吸附性能的因素 在水处理中，活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关，去除率在20%～80%之间，。 1 .活性炭的结构及特性 活性炭的孔径、空容分布及比表面积影响吸附容量。因活性炭吸附有机物主要在微孔中进行，微孔所占空容和表面积的比例愈大，吸附容量愈大。 由于活性炭表面带微弱的电荷，水中极性溶质竞争活性炭表面的活性位置，导致活性炭对非极性溶质的吸附量降低，而对某些金属离子产生离子交换吸附或络合反应。 2 .被吸附有机物的性质 a.分子结构和表面张力 芳香族有机物比脂肪族有机物更易被活性炭吸附；越是能降低溶液表面张力的有机物越容易被活性炭吸附。 b.有机物的分子量 一般水中有机物的分子量增加，吸附量也增加。但也有出现随分子量的增大，吸附速度降低的现象。当活性炭微孔大小为有机物分子的3～6时能够有效地吸附，由于分子筛的作用而使扩散阻力增加，吸附速度就降低。 c.有机物的溶解度 活性炭在本质上是一种疏水性物质，因此被吸附有机物的疏水性愈强愈易被吸附。因此，在水中溶解度愈小的有机物愈易被活性炭吸附。 3 .影响活性炭吸附的因素 a.水中有机物的浓度 大多数的有机物在浓度和吸附量之间存在特定的关系，而且一般是浓度增加吸附量按指数关系增加。

b.温度和共存物质 活性炭对水中有机物的吸附，温度的影响可以忽略不计。一般天然水中存在的无机离子对活性炭吸附有机物也几乎没有影响。但汞、铬、铁等金属离子含量较高时，则可能因为在活性炭表面起化学反应并生成沉淀、积累在炭粒内，使活性炭的孔径变小，影响活性炭的吸附效果。 c.接触时间 因为吸附是液相中的吸附质向固相表面的一个转移过程，所以吸附质与吸附剂之间需要一定的接触时间，才能使吸附剂发挥最大的吸附能力。在水处理量一定的情况下，增加接触时间，意味着增加水处理设备或增大水处理设备，而且接触时间太长时，吸附量的增加并不明显。因此，一般设计时接触时间约20～30分钟。 d. pH值 在多数情况下，先把水的pH值降低到2～3，然后再进行活性炭吸附往往可以提高有机物的去除率。这是因为水中的有机酸在低pH值下电离的比例较小，为活性炭提供了容易吸附的条件。

活性炭室内空气净化的吸附应用原理..

活性炭空气净化的吸附应用原理 1 室内空气品质 随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室内空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“ 病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。 所谓室内空气品质，一般是指在某个具体的环境内，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室内温湿度，而且人们还要求室内空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室内空气品质的广泛研究。 室内空气基本污染物与污染源如下表一室内主要污染物及其来源:悬浮微粒、燃烧、抽烟、人体、烟草烟雾、人的吸烟行为、石棉、保温材料、氡及其蜕变物、墙体和地基、建筑材料、家具、挥发性有机物（vocs）油漆、清洁剂、建筑材料、一氧化碳、燃烧、吸烟、二氧化碳、燃烧、呼吸、微生物、家畜、人体、过敏物、动物、毛发、昆虫、花粉、臭氧

室内空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室内度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。 为了清除室内空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室内空气的交换会带来巨大的能耗。 局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室内陆空气品质至为重要。 活性炭吸附材料对室内气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室内空气得到更全面的净化。 2 活性炭的发展历史及分类 使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，谢勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的

超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理

[Article] https://www.wendangku.net/doc/819268265.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2008,24(5)：737-742 May Received:October 11,2007;Revised:January 24,2008;Published on Web:March 13,2008.English edition available online at https://www.wendangku.net/doc/819268265.html, ? Corresponding author.Email:wzs@https://www.wendangku.net/doc/819268265.html,;Tel:+8610?82150683.国家“十五”科技攻关计划(2004BA616A ?10)资助 ?Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica 超临界条件下甲烷在纳米活性炭表面的吸附机理 郭 亮 吴占松? (清华大学热能工程系,北京 100084) 摘要： 在273-373K 、0-10MPa 范围内测量了甲烷在纳米活性炭表面的吸附等温线和等量吸附热.结果发现, 在实验涉及的温度范围内,吸附平衡特性在低压下能够很好地遵循Dubinin ?Astakhov (DA)微孔填充模型,但是当压力超过特定范围时,吸附等温线及等量吸附热测量数据都与DA 模型计算结果发生了偏离,吸附行为更接近单层定位吸附.文中参照Cerofolini 对亚单层吸附提出的Freundlich ?Dubinin ?Radushkevich (FDR)混合模型,对纳米活性炭在较高压力条件下的吸附使用通用Freundlich (GF)模型进行了修正,从而提出了一种分段模型GFDA.根据GFDA 模型对甲烷在广泛的压力范围内在纳米活性炭表面的吸附机理进行了完整的解释,并对纳米活性炭表面的能量非均匀性进行了分析.关键词：超临界;纳米活性炭;吸附势; 甲烷 中图分类号：O647 Mechanism of Methane 忆s Adsorption on Nanometer Active Carbon at Supercritical State GUO Liang WU Zhan ?Song ? (Department of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,P.R.China ) Abstract ：Isosteric heats and adsorption isotherms of methane on nanometer active carbon were measured at supercritical temperature (273-373K)and pressure from 0to 10MPa.The measured data agreed well with Dubinin ?Astakhov (DA)model at lower pressure but failed when pressure exceeded a special range.General Freundlich (GF)equation was used to modify the DA equation at high pressure and thus formed a combined bisection model GFDA.The adsorption mechanism of methane on nanometer active carbon was raised according to GFDA model and the heterogeneous energy distribution of the adsorbent was analyzed.Key Words ：Supercritical;Nanometer active carbon; Adsorption potential; Methane 伴随吸附分离和吸附储存技术的发展,气体在超临界条件下的吸附问题得到了越来越多的重视.尽管对亚临界条件下气体在微孔中的吸附行为已经有了比较清楚的认识,并发展了一系列模型对其进行描述,但是对于超临界条件下的吸附行为和吸附相物理状态,目前还缺乏确切的认识[1-3]. 对于气体在亚临界条件下的吸附,一般倾向于用Dubinin 微孔填充理论进行描述,其中最常用的 模型是基于Polanyi 吸附势理论的Dubinin ?Astakhov (DA)方程[4].DA 模型对研究超临界条件下的气体吸附分离问题非常有效,在这种问题中,涉及的压力一般不超过0.5MPa.但是对气体吸附储存来说,为了尽量提高单位体积储存能力,使用的压力通常会达到5-8MPa.此外,对目前正在发展的大型气体吸附储存装置来说,出于经济性和实用性考虑,通常不希望安装制冷系统.由于吸附放热作用,这使得一些吸 737

活性炭吸附塔操作说明

活性炭吸附塔 操 作 资 料 宁夏宇成蓝天环保输送设备有限公司 地址：宁夏银川市望远工业园区望银路 电话：0951-*******手机：187******** 目录

一、产品概述 (1) 1、设备工作原理 (1) 2、产品特点 (1) 3、技术参数 (2) 二、安装选型及要求 (3) 1、设备选型 (3) 2、安装要求 (3) 3、技术要求 (4) 三、设备的技术参数 (4) 四、设备操作说明 (5) 1系统开启 (5) 2系统关闭 (5) 五、故障原因与排除 (6) 六、设备保养事项 (7) 1、活性碳塔的压损增大的原因分析： (7) 2、活性碳及过滤网的更换 (7) 3、活性碳塔内的清理 (8) 六、安全注意事项 (8)

一、产品概述 活性炭过滤器又称之为活性炭除臭装置、活性炭吸附过滤器；活性炭过滤器是我公司生产的一种废气过滤吸附异味的环保设备装置，活性炭具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭过滤器用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理净化，其中在喷漆废气处理中应用最为广泛。 1、设备工作原理 有机废气气体由风机提供动力，正压或负压进入活性炭过滤器塔体，由于活性炭固体表面存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入设备排尘系统，净化气体高空达标排放。 2、产品特点 活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成分为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500~1000m^3/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量。 活性炭其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低、浓度越高、吸附量越大；反之，减压、升温有利气体的解吸。

影响活性炭吸附能力的三大主要因素

活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：

上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http:

活性炭吸附和脱附原理

一、活性炭的分类 1、按活性炭的形状分类 形状特征 粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外，还包括颗粒活性炭的粉化产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种 破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类。活性炭的外表面因破碎而具有棱角 球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种 纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。有丝状、布状及毡状几种 2、按活性炭的制造方法分类 活化方法活化剂 化学药品活化法活性炭氯化锌、磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠等化学药品 强碱活化法活性炭氢氧化钾、氢氧化钠等 气体活化法活性炭水蒸气、二氧化碳、空气等 水蒸气活化法活性炭水蒸气 3、按活性炭的机能分类 活性炭机能 高比表面积活性炭比表面积为2500m 2 /g以上的高比表面积活性炭，用强碱活化法制造分子筛活性炭孔径非常小，用于分离气体 添载活性炭在活性炭上添载上金属盐之类各种化学药品，用于脱臭、触媒等场合 生物活性炭水处理的方法之一。使活性炭表面形成微生物膜，通过微生物的分解作用进行净化。与臭氧处理配合，用于净水的高度处理 二、活性炭吸附原理 活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。 1、物理吸附 主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。 其中起主要作用的是分子之间相互吸附作用力，也叫“范德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。

活性炭吸附箱设备技术原理及应用

活性炭吸附塔设备技术原理及应用实例 一、活性炭吸附塔概述 DR系列|活性炭吸附过滤塔是杭州绿然环保设备有限公司设计、生产的一种废气净化、吸附异味的环保设备产品，活性炭吸附塔具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭具有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用，活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理，其中最适用于喷漆废气处理的净化。 二、工作原理 尾气由风机提供动力，正压或负压进入活性炭吸附塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入活性炭吸附塔体，净化气体高空达标排放。 三、技术简介 1、活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500～1000㎡/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量的。 其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低，浓度越高，吸附量越大，反之，减压、升温有利气体的解吸。 活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收、糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水或冰箱的除臭剂，防毒面具的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 2、活性炭吸附塔产品优点： 1、吸附效率高，效果明显，适用面广； 2、维护方便，无技术要求； 3、能同时处理多种混合废气。 3、活性炭吸附塔产品缺点：运行成本相对较高； 4、活性炭吸附塔分类：可分为方形或圆形。 5、活性炭吸附塔适用范围： 活性炭吸附塔主要应用于：电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造及家具生产等行业的废气净化，其中最适用于喷漆废气的处理净化。 四、DR系列|活性炭吸附塔设备型号及参数

活性炭结构对甲烷吸附性能关系的研究

活性炭结构对甲烷吸附性能关系的研究 目前天然气（Na,Natural Gas）被认为是一种理想的清洁能源。由于天然气资源的蕴藏丰富，价格比石油更便宜，燃烧排放物对大气污染相对轻，所以其作为汽车的一种代用染料受到越来越多的重视和推广。 然而天然气具有热值较低、远距离运输不便的缺点，限制天然气的大规模应用，于是人们开发出了高压压缩储存天然气（CNG）的方法。但是这种方法投资较高，而且高压设备还隐藏着一些不安全因素。相比之下，在压缩储罐中装入吸附剂，在较低压力下吸附储存天然气（ANG）的方法具有较高的可行性及实用性。选择合适的吸附剂是吸附储存天然气技术得以大规模应用最关键的一步。 活性炭由于具有比表面积高、孔径分布集中等特点，成为吸附储存天然气的优选材料。 本文针对活性炭对天然气的主要成分甲烷的吸储展开研究，探索活性炭对甲烷吸储的特征和技术难点。考察活性炭微孔比例、比表面积、堆积密度和活性炭成型、吸储体系的充放气快慢和体系存储压力对甲烷吸储的影响。 1 实验 1.1原料 实验采用99.9%的甲烷气体。吸附材料活性炭试样种类如表1所示。A1与A2，C1与C2由同种原料制备，一种为成型，一种为粉体。D1、D2分别是用水蒸气物理法和化学法自制的高比表面积活性炭。 1.2仪器设备

空隙比表面仪（SSA-4200)：北京彼奥德电子技术有限公司；高压吸附罐：福州克雷斯实验设备有限公司。活性炭对甲烷吸附量的体积测试装置和重量测试装备：实验室自制。 1.3实验步骤 吸附性能测试：用实验室自制装置测试活性炭对甲烷的吸附量（质量和体积）。 2 结果与讨论 2.1比表面积对吸储的影响 将表1中的活性炭在120℃、0.06Pa下真空干燥后，在3.5MPa下进行甲烷吸附的相关实验。将所得结果绘成活性炭的比表面积与对应的质量吸附比和体积吸附比的关系图，如图1所示。

活性炭室内空气净化的吸附应用原理

活性炭空气净化的吸附应用原理 1 室空气品质 随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“ 病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。 所谓室空气品质，一般是指在某个具体的环境，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室温湿度，而且人们还要求室空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室空气品质的广泛研究。 室空气基本污染物与污染源如下表一室主要污染物及其来源:悬浮微粒、燃烧、抽烟、人体、烟草烟雾、人的吸烟行为、石棉、保温材料、氡及其蜕变物、墙体和地基、建筑材料、家具、挥发性有机物（vocs）油漆、清洁剂、建筑材料、一氧化碳、燃烧、吸烟、二氧化碳、燃烧、呼吸、微生物、家畜、人体、过敏物、动物、毛发、昆虫、花粉、臭氧

室空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。 为了清除室空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室空气的交换会带来巨大的能耗。 局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室陆空气品质至为重要。 活性炭吸附材料对室气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室空气得到更全面的净化。 2 活性炭的发展历史及分类 使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的研究集中于非均匀吸附剂的加工工艺、微观特征、能量不均匀性及吸附性能

活性炭影响因素

活性炭影响吸附效果的因素： 1。温度的影响：活性碳的吸附能力是随着温度的变化呈正态曲线形状分布的，在70℃的时候其吸附能力最强，温度升高或降低则使吸附能力下降。另外温度升高可使其吸附速度加快，吸附性能降低，温度降低使吸附速度变慢，吸附能力增强。 2。粒度的影响：活性碳的粒径越小，吸附能力越强，但是过细易造成过滤困难等麻烦，一般可用100～200目的。小于0.18mm为粉末活性炭，活性炭颗粒大小在0.42—0.85mm左右最佳 3。用量的影响：用量多了当然吸附量增加，但是活性碳吸附有效成分的量以及活性碳本身的一些物质的析出也随之增加，另外成本、操作也同样带来了麻烦，因此要综合考虑，一方面，要尽量减少活性碳的用量，另一方面还要保证吸附杂质的量尽量多，因此要进行处方量的考察已确定特定产品其活性碳用量问题。用活性碳两次或多次吸附的吸附效果要比单次吸附效果好，其原理就象洗涤的少量多次一样。 当活性碳用量较大时，应考虑用两次或多次吸附法，当活性碳多次吸附时其活性炭总用量可比一次吸附使用量适当减少10-20%。 4。溶液的酸碱度的影响：活性炭吸附能力在偏酸性条件下较强，在碱性条件下吸附能力较弱，但当PH值小于2时，开始对活性炭吸附产生一定的解析作用，另外活牲碳在碱性条件下有脱吸附现象，因此在碱性条件下不宜使用活性炭吸附。 5。被吸附物质的极性的影响：活性炭吸附随着物质的极性增大而增大，对于非极性物质的吸附能力很差。 6。湿度的影响：烟气湿度大于55%时吸附效果开始变差 蜂窝活性炭 常规规格100*100*100mm,50*50*100mm 价格：每吨11500左右 1、蜂窝活性炭产品特性 蜂窝活性炭具有比较面积大，微孔结构，高吸附容量，高表面活性炭的产品，在空气污染治理中普遍应用。选用蜂窝活性炭吸附法，即废气与具有大表面的多孔性活性炭接触，废气中的污染物被吸附分解，从而起到净化作用。用蜂窝活性炭可不同程度去除的污染物有：氧化氮、四氯化碳、氯、苯、二甲醛、丙酮、乙醇、乙醚、甲醇、乙酸、乙酯、苯乙烯、光气、恶臭气体等。用化学试剂浸渍处理后的改性蜂窝活性炭可去除：酸雾、碱雾、胺、硫醇、二氯化硫、硫化氢、氨、汞、一氯化碳、二噁英等。 2、蜂窝活性炭使用说明 治理空气污染最好是采用蜂窝活性炭，有两台吸附器并联组成，即可用于处理间歇排气，有可用于连续排气，其中一台进行吸附，另一台吸附器进行脱附再生，把脱附的污染物催化燃烧后排空。使用蜂窝活性炭要尽量避免

活性炭吸附装置主要技术参数

活性炭吸附装置主要技术参数 1)活性炭除臭装置参数 序号参数单位参数值 1塔体尺寸（长×宽×高）mm 1.9×5.3×5.3 2处理风量m3/h 50000 3数量套 2 4工作阻力Pa 800-1200 5介质温度℃20 6介质垃圾池中生活垃圾发酵产生的臭气7活性炭滤料规格炭层2层，炭层总厚度356mm 8活性炭填充量(单台套) kg 5000 9过滤面积m228 10再生装置安装位置 11装置总重kg 12平均荷载kg/m2 13材料碳钢 2)活性炭填料技术参数（材质：柱状活性炭） 序号指标单位数值 1碘吸附值mg/g 800 2四氯化碳吸附值% 50 3苯吸附值mg/g 150 4粒径目6-12 5亚甲基蓝mg/g 120 6灰分% ≤4 7含水率% ≤8 8磨损率% ≤4 9堆积密度g/ cm3550 3)除臭风机参数 序号参数单位参数值 1数量套 2 2型号规格序号 3旋向(出风) 右旋90度、左旋90度各一台 4设计风量m3/h 57500

5设计风压Pa 2000 6工作温度°C 20 7活性炭装置外管道阻力Pa 800 8电机型号 9电机功率kW 10电机转速r/min 11电机电压V 380 12电机防护等级IP54（防腐、防爆电机）13传动方式 主要技术性能要求 1)经活性炭装置处理后，除臭后气体符合排放指标GB14554-1993中恶臭污染 物排放标准有组织排放标准的一级标准值。 序号控制项目单位一级 二级三级 新扩改建现有新扩改建现有 1 氨mg/m3 1.0 1.5 2.0 4.0 5.0 2 三甲胺mg/m30.05 0.08 0.15 0.45 0.80 3 硫化氢mg/m30.03 0.06 0.10 0.32 0.60 4 甲硫醇mg/m30.004 0.007 0.010 0.020 0.035 5 甲硫醚mg/m30.03 0.07 0.15 0.55 1.10 6 二甲二硫mg/m30.03 0.06 0.13 0.42 0.71 7 二硫化碳mg/m3 2.0 3.0 5.0 8.0 10 8 苯乙烯mg/m3 3.0 5.0 7.0 14 19 9 臭气浓度无量纲10 20 30 60 70 控制柜能防尘、防腐、防潮、防结霉，防昆虫及啮齿动物，能承受指定场合 的温度及支承结构的振动。控制柜内部提供有220V AC 照明灯和检修插座，机 柜内的设备配有标志牌。电控箱、柜内电气元件应采用施耐德、ABB或西门子 标准型产品。 2)控制柜（箱）的设计、材料选择、强度应满足国家标准规范要求，且内外表 面光滑整洁； 3)控制柜应设计通风装置，以保证运行时内部温度不超过设备允许温度的极限 值；

影响活性炭吸附的因素

影响活性炭吸附的因素 1、活性炭吸附剂的性质 其表面积越大，吸附能力就越强；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。 2、吸附质的性质 取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等 3、废水PH值 活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。 PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。 4、共存物质 共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差 5、温度 温度对活性炭的吸附影响较小 6、接触时间 应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。 活性炭化学性 活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。 活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。 这些灰分含量可经水洗或酸洗的处理而降低。 活性炭催化性 活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应，表现出催化剂的活性。例如活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。 由于活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气和一氧化碳生成光气。 由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催化进行，而且速度快、

活性炭吸附原理介绍及相关应用

活性炭吸附工艺介绍及应用 随着近些年来社会各界对于环保的重视，各种各样的工业废气处理设备也应 运而生。今天小编就跟大家一起来聊一聊我们最常见的一种废气处理工艺——活性炭吸附工艺！ 一、活性炭吸附工艺介绍 活性炭吸附过滤塔是一种废气过滤吸附异味的环保设备产品，活性炭吸附塔 具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点， 活性炭具有去除甲醛、苯、VOC等有害气体和消毒除臭等作用，活性炭吸附 塔现广泛用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理，其中最适用于喷漆废气 处理的净化。 活性炭吸附设备前期投入较少，但是需要定期更换活性炭，毕竟活性炭会吸 附饱和。活性炭吸附饱和之后，如果不及时更换新的活性炭，那么将无法实 现废气处理的效果。 2、活性炭吸附的工作原理 活性炭有很多种类，不同种类适合于不同的废气成分。虽然如此，但是其原 理确是百变不离其宗。活性炭表面都有许多小孔，当废气进入活性炭吸附箱时，废气中的有害物质会吸附在这些小孔之上，因而达到净化废气的目的。 3、什么是活性炭？ 活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量其他成分。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不

规则堆积。具有较大的表面积（500～1000 m2/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量的。 活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收、糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水或冰箱的除臭剂，防毒面具的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 活性炭吸附器设备型号及参数 活性炭吸附工艺原理简单，但是其应用领域却很广，适用于多种浓度较低，以被吸附的多行业废气。如果废气中含有粉尘以及水雾，那么需要添加前期的预处理设备，以保证进入活性炭吸附箱的废气为干燥无尘的废气。

活性炭吸附塔

活性炭吸附塔工作原理，【活性炭吸附塔价格因素及设计方案原理】 活性炭吸附塔的特点： 1、吸附效率高,能力强； 2、设备构造紧凑，占地面积小，维护管理简单方便，运转成本低； 3、能够同时处理多种混合有机废气； 4、采用自动化控制运转设计，操作简易、安全； 5、全密闭型，室内外皆可使用。 活性炭吸附塔工作原理：车间含有有机气体或颗粒物经获罩收集,管道输送有机气体进入活性炭塔,有机气体进入塔内时,风速顺间降下,气体内含的较大颗粒杂物便自然沉降入塔底部,而溶入气体内的有机气体部分随气体流向流进活性炭过滤层,有机气体进入炭层时,有机气体被活性炭吸附进炭内,而干尽的空气穿过炭层进入出气仓,气体经过机械自吸后排入大气中.而活性炭层的在吸附过程中,炭会有个饱和的时间段,其活性炭饱和的过程长短与气体本身内部所含气体的浓度和工作的时间长短有直接相关。 活性炭吸附箱是一种干式废气处理设备。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量共分为多种规格，活性炭吸附箱选择不同填料可以处理多种不同废气，主要包括叁大类： 1,酸性废气和酸雾 2,碱性废气 3,有机废气和臭味（苯类、酚类、醇类、醚类、酊类） 活性炭吸附箱对于浓度低于1000mg/m³的废气净化后排放满足 GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。 部分活性炭吸附器的参数：

型号GCA-100C GCA-150C GCA-200C GCA-250C GCA-300C 处理风 量m3/h 10000 15000 20000 25000 30000 过滤面 积m2 5.7 8.3 11.1 13.8 1 6.6 过滤风 速v/s 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 接触时 间s 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 活性碳 层厚mm 300 300 300 300 300 活性碳 用量m3 1.7 2.4 3.3 4.1 4.8 压损Pa 700 700 700 700 700 材质t2.5A3板、ф3 冲孔板 t2.5A3板、ф3 冲孔板 t2.5A3板、ф3 冲孔板 t2.5A3板、ф3 冲孔板 t2.5A3板、ф3 冲孔板 入出口 径mm ф500 ф600 ф700 ф750 ф800 活性炭吸附塔，是一种高效率经济实用型有机废气的净化与治理装置；是一种废气过滤吸附异味的环保设备产品。活性炭吸附塔是具有吸附效率高、适用面广、维护方便，能同时处理多种混合废气等优点。该设备是净化较高浓度有机废气和喷漆废气的吸附设备，是利用活性炭本身高强度的吸附力，结合风机作用将有机废气分子吸附住，对苯、醇、酮、酯、汽油类等有机溶剂的废气有很好的吸附作用。在实际安装和应用情况，总结国内外同类产品的生产经验，改进设计制造，推出下料形式方便，表面平整度更好，结构强度更高，吸附能力更强的活性炭吸附塔。本公司生产多种规格的活性碳吸附塔，根据处理气体污染因子的不同而设计吸附时间，再根据处理废气量的大小确定吸附面积，每一个工程都是全新的设计方案。同时针对不同工艺生产中所排放的废气特性，如排放废气温度、是否含有油雾、粉尘等相关参数，在废气设备进口部分内置或增设冷却器、过滤器等预处理装置或功能段。很好的保护了吸附段，确保吸附塔在高效状态下运行。 适用于低浓度大风量或高浓度间歇排放废气的作业环境。主要应用领域包括：电子元件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业车间、实验室排风、冶金、化工厂、医药生产厂、涂装车间、食品及酿造、家具生产等行业废气净化，其中最适用于喷漆废气处理净化。去除率可高达90%以上。

活性炭的吸附原理

活性炭的吸附原理 活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。 一、物理吸附 主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。 必须指出的是，这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径，这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭，从而适用于各种杂质吸收的应用。 二、物理吸附 除了物理吸附之外，化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳，而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢，例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。 活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。 当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时,此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化,而达到了平衡,则此时的动平

衡称为活性炭吸附平衡,此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 三、影响活性炭吸附性能的因素 选择的活性炭质量达不到要求标准 活性炭中的酸碱度、氯化物、硫酸盐不合格或炭粒过细使溶液染色不易滤清，影响制剂的质量。 活性炭中锌盐、铁盐不合格，如铁盐含量较高，可使输液中某些药物如维生素c、对氨基水杨酸钠等变色。 脱色力差或不合格，导致制剂杂质含量增加。活性炭质量差，本身所含杂质较多能污染药液，往往导致制剂澄明度和微粒不合格，而且还影响制剂的稳定性，所以在配制大输液时，一定要选用一级针用活性炭。 四、活性炭的用法对制剂质量的影响 活性炭分次加入比一次加入吸附效果好，这是因为活性炭吸附杂质到一定程度后吸附与脱吸附处于平衡状态时，吸附效力已减弱所致。所以，大输液生产时分2～3次加入活性炭效果最佳，能使制剂质量明显提高。 甘露醇的原料常污染热原，尤其是当所配制料液颜色较深时，更是不祥的预兆。由于甘露醇不宜用高温处理，一般多用吸附法去除。但是，又因为甘露醇注射液的浓度高，热原去除常不完全，在临床使用过程中的热原反应率高于其他品种。作者在配制实践中发现，使用二次吸附法制备的甘露醇注射液可以解决以上问题，具有很大优势。