活性炭在工業(yè)、生活中的應(yīng)用
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活性炭作為一種重要的碳素材料,由微晶炭和無定形炭構(gòu)成,含有數(shù)量不等的灰分,是一種黑色多孔固體,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),具有巨大的比表面積和超強的吸附能力,比表面積一般可高達(dá)1000～3000m2/g,對氣體、溶液中的無機或有機物質(zhì)及膠體顆粒等都有很強的吸附能力。作為一種性質(zhì)優(yōu)良的吸附劑,活性炭具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面活性官能團(tuán),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,機械強度高,耐酸、耐堿、耐熱,不溶于水和有機溶劑,使用失效后可以再生,廣泛地應(yīng)用于環(huán)保、化工、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護(hù)等各個領(lǐng)域,已經(jīng)成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚闹匾a(chǎn)品[1]。隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,近年來環(huán)境污染日益嚴(yán)重。而活性炭在治理環(huán)境污染方面則越來越顯示出誘人的前景。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,活性炭已經(jīng)成為一種極其重要的吸附劑,被廣泛用于污水處理、大氣污染防治等各個方面。
隨著科技的進(jìn)步,人們對飲用水的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。原來指標(biāo)意義上的城市自來水已經(jīng)不適合人類飲用,越來越多的國家和地區(qū)已對自來水的經(jīng)營企業(yè)做出更加嚴(yán)格的規(guī)定,例如美國就嚴(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。我國絕大多數(shù)城市飲用水達(dá)不到世界衛(wèi)生組織規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),其主要原因就是我國的自來水供給行業(yè)受成本限制,在水處理過程中只采用了少量活性炭或根本不用活性炭。
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,但絕大多數(shù)都有毒害作用。工業(yè)廢水處理通常也分為“二級”和“三級”處理。工業(yè)廢水處理凈化后,不僅能防止對江河湖海的污染,同時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,對能源和資源都是莫大的節(jié)約。特別是對嚴(yán)重缺水的國家和地區(qū)尤為值得重視。活性炭吸附法作為工業(yè)廢水深度處理的一種重要方法或環(huán)節(jié),絕大多數(shù)用在第三級,但也有少量用于只有二級處理的第二級。
水處理：
水處理是環(huán)境保護(hù)的重點。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)格的是飲用水和上水源水。它對水中的微量有毒成分、pH、大腸桿菌、生物耗氧量、臭味等都有相應(yīng)的嚴(yán)格要求。自來水用活性炭處理,可以除去有機雜質(zhì)、各種臭味,這比用氯和漂白粉處理好,它不會造成含氯碳?xì)浠衔?如氯甲烷)的形成。
活性炭的應(yīng)用：
人們的日常生活,如居室、廚房、廁所以及公共場所等,由于人們的生活活動,都會給自己的生活小環(huán)境的空氣帶來一定程度的污染。其污染物主要是少量的H2S、SO2、CO、CO2、氮氧化物、NH3、居室裝潢的揮發(fā)性溶劑、油煙及汗酸臭味等等。采用活性炭吸附過濾法最為合適,通常是用活性炭過濾和空調(diào)、換氣設(shè)備聯(lián)用的方法。建議研制吸附性能好、流體阻力小的活性炭制品,嵌裝在空調(diào)或換氣設(shè)備(吸排油煙)的氣體入口位置,可能會收到理想效果,如能加上定期更換的服務(wù)定會大受歡迎。
煤和石油的使用都造成硫的排放,由其引起的全球的硫污染已經(jīng)成為大氣污染防治的一個重要內(nèi)容。我國70%的能源來自燃煤,硫已經(jīng)成為我國大氣污染的主要污染源。據(jù)國家有關(guān)部門的統(tǒng)計,我國絕大部分大中城市和近三分之一的國土都受到酸雨的危害,有個別城市酸雨的pH已達(dá)到4。防治酸雨已成為我國環(huán)境保護(hù)的緊迫內(nèi)容。要治理硫的污染有兩條路可選:一是盡可能采用含硫低或不含硫能源,二是煙氣脫硫。
活性炭應(yīng)用展望：
預(yù)測本世紀(jì)活性炭的用途主要還是水處理方面,但是使用活性炭的國家將從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)向一些較發(fā)達(dá)國家,如阿根廷、巴西和墨西哥等國。預(yù)計2003年,世界活性炭產(chǎn)量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將再增加12萬t,發(fā)達(dá)國家的增長速率可達(dá)4%,而發(fā)展中國家可能達(dá)到10%�；钚蕴績r格也會穩(wěn)中有升�？梢灶A(yù)料由于工業(yè)的蓬勃發(fā)展,世界人口的增長、生活條件的改善、環(huán)境保護(hù)意識的加強以及水資源的緊缺,都將刺激活性炭工業(yè)的發(fā)展,深加工活性炭、高檔活性炭將會有更大的市場。
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