Як вибрати активоване вугілля для очищення води

Що таке активоване вугілля?

Активоване вугілля – це тип мікрокристалічного вуглецевого матеріалу, виготовленого з вуглець{0}}вмісної сировини. Він має чорний зовнішній вигляд, високорозвинену внутрішню структуру пор, велику питому поверхню та сильну адсорбційну здатність і широко використовується як адсорбент, каталізатор або носій каталізатора.

За джерелом сировини активоване вугілля можна класифікувати на деревне-активоване вугілля, активоване вугілля з горіхової шкаралупи, активоване вугілля з кісток/крові тварин, активоване вугілля на-мінеральній основі, синтетична смола, активоване вугілля з гуми/пластику, регенероване активоване вугілля тощо.Активоване вугілля зі шкаралупи кокосового горіха для очищення водивиділяється великою кількістю мікропор і стабільною ефективністю очищення води. За фізичною формою його поділяють на порошкоподібне, гранульоване, неправильно гранульоване, циліндричне, сферичне та волокнисте активоване вугілля. Багато проектів очищення води використовують гранульовані типи та виконуютьФільтрація води з гранульованого активованого вугіллядля ефективного видалення органічних забруднювачів і кольоровості.

Активоване вугілля може похвалитися надзвичайно широким застосуванням, яке охоплює майже всі сектори національної економіки та сценарії повсякденного життя, включаючи очищення води, вилучення золота, знебарвлення цукру, рафінування фармацевтичних ін’єкцій, очищення крові, очищення повітря, захист особистої безпеки тощо.

 

 

Склад і виробництво активованого вугілля

Активований вугільний матеріал відноситься до аморфного вугілля, обробленого за допомогою спеціальної обробки. Він має велику питому поверхню та відмінну адсорбційну здатність для неорганічних/органічних речовин і колоїдних частинок у газовій та рідкій фазах. Основні різновиди включають активоване вугілля (AC) і активоване вугільне волокно (ACF).

Як високо{0}}адсорбент, його надзвичайна ефективність пояснюється унікальними структурними характеристиками поверхні та хімічними властивостями поверхні. Активоване вугілля має стабільні хімічні властивості, високу механічну міцність, стійкість до кислот, лугів та тепла, нерозчинність у воді та органічних розчинниках, а також можливість вторинної переробки. Він широко використовується в хімічній промисловості, охороні навколишнього середовища, харчовій промисловості, металургії, фармацевтичній переробці, військовому хімічному захисті та інших галузях. В даний час модифіковане активоване вугілля широко використовується для очищення стічних вод і контролю забруднення повітря, показуючи багатообіцяючі перспективи для відновлення навколишнього середовища.

Понад 80-90% активованого вугілля складається з вуглецевих елементів, що пояснює його гідрофобну адсорбційну властивість. Крім вуглецю, він містить два види домішок:

• Хімічно пов’язані елементи: головним чином кисень і водень. Ці залишки залишаються від неповної карбонізації або сторонніх не{1}}вуглецевих елементів, хімічно зв’язаних із поверхнею вуглецю під час активації. Наприклад, окислення поверхні відбувається під час активації парою.
• Зольність: неорганічна фракція активованого вугілля.

Майже всі багаті на вуглець -органічні матеріали можуть служити сировиною для активованого вугілля, як-от вугілля, деревина, шкаралупа кокосового горіха, шкаралупа волоського горіха, шкаралупа абрикоса, шкаралупа зизифуса тощо. Ця вуглецева сировина перетворюється на активоване вугілля шляхом піролізу в активаційних печах під високою температурою та певним тиском. Під час активації поступово утворюється величезна питома поверхня і складна мережа пор, де відбуваються реакції адсорбції. Розмір пор надає активованому вугіллю селективну адсорбцію, оскільки великі молекули не можуть потрапити в пори, менші за їхній власний молекулярний розмір. Як типовий продукт із шкаралупи-горіхів,Активоване вугілля зі шкаралупи кокосового горіха для очищення водивиробляється шляхом парової активації шкаралупи кокосового горіха, утворюючи добре-розвинені мікропори, ідеальні для видалення слідів органічних речовин.

Активоване вугілля – це гідрофобний адсорбент, який виробляється за допомогою високотемпературної карбонізації та активації сировини на основі вуглецю-. Численні мікропори надають йому над-велику питому поверхню, забезпечуючи ефективне видалення кольору, запаху, більшості органічних забруднювачів і деяких неорганічних речовин (включно з токсичними важкими металами) у вторинних стічних водах.

 

Принципи дії активованого вугілля

 

1. Принцип фільтрації

Фільтри з активованим вугіллям перехоплюють зважені забруднюючі речовини у воді, а зважені тверді речовини заповнюють порожнечі між частинками вуглецю. Розмір пор і пористість шарів фільтра розширюються зі збільшенням розміру частинок вуглецю. Більш грубе активоване вугілля забезпечує більший простір для зберігання зважених твердих речовин, покращуючи фільтраційну здатність, здатність утримувати бруд і загальний об’єм перехоплення забруднюючих речовин. Вся логіка роботиФільтрація води з гранульованого активованого вугілляґрунтується на цьому подвійному механізмі фізичного перехоплення та поверхневої адсорбції.

Більші пори дозволяють зваженим речовинам глибше проникати в нижні вуглецеві шари. При достатній товщині фільтра більше забруднювачів може бути захоплено, що забезпечує повну ефективність перехоплення середніх і нижніх шарів і підвищення загальної здатності системи утримувати забруднюючі речовини.

Теоретично здатність перехоплювати зважені тверді речовини походить від загальної площі поверхні активованого вугілля. При низькій швидкості потоку екранування домінує над фільтрацією; при високій швидкості потоку провідне місце займає поверхнева адсорбція частинок вуглецю. Більша загальна площа поверхні частинок вуглецю забезпечує міцнішу адгезію до зважених твердих речовин у воді.

 

2. Принцип адсорбції

На основі міжмолекулярних сил між активованим вугіллям і молекулами забруднювача адсорбція поділяється на дві категорії: фізична адсорбція та хімічна адсорбція (також звана активною адсорбцією).

• Фізична адсорбція: рухається силою Ван-дер-Ваальса або електростатичним притяганням. Сила адсорбції в основному залежить від фізичних властивостей вуглецю, майже не впливаючи на його хімічний склад. Сила Ван-дер-Ваальса слабка і накладає незначні структурні зміни на забруднюючі речовини, аналогічно конденсації. Забруднювачі зберігають свої початкові хімічні властивості після фізичної адсорбції.
• Хімічна адсорбція: зумовлена ​​хімічними зв’язками, що можна порівняти з хімічними реакціями з серйозними структурними змінами в молекулах забруднюючих речовин. Він передбачає обмін або перенесення електронів, а не слабку поляризацію, і є незворотнім процесом. Основна відмінність між фізичною та хімічною адсорбцією полягає в силі, що утворює адсорбційні зв'язки.

Адсорбція – це екзотермічний процес, коли молекули забруднюючих речовин приєднуються до твердих поверхонь зі зниженою вільною енергією, вивільняючи адсорбційне тепло. Дивергентні сили призводять до відмінностей у теплоті адсорбції, швидкості, енергії активації, температурній селективності, кількості адсорбційного шару та спектрі адсорбції між фізичною та хімічною адсорбцією.

Технологія адсорбції активованого вугілля десятиліттями використовується для очищення та знебарвлення у фармацевтичній, хімічній та харчовій промисловості, а з 1970-х років використовується для очищення промислових стічних вод. Практичне виробництво підтверджує його виняткову адсорбційну ефективність для слідів органічних забруднювачів у воді, забезпечуючи чудовий ефект очищення для друку та фарбування, барвників, продуктів харчування та органічних хімічних стічних вод. Він унікально видаляє органіку, представлену БПК і ХПК, включаючи синтетичні барвники, поверхнево-активні речовини, феноли, бензоли, хлорорганічні речовини, пестициди та нафтохімічні продукти. Таким чином, адсорбція активованим вугіллям стала одним із основних вторинних і третинних процесів очищення промислових стічних вод.

Адсорбція — це повільне міжфазне явище, пов’язане зі зміною поверхневого натягу та поверхневої енергії. Дві рушійні сили викликають адсорбцію: відштовхування водного розчинника до гідрофобних речовин і споріднене притягання між твердим адсорбентом і розчиненою речовиною. Адсорбція стічних вод, як правило, є комбінованим ефектом обох сил.

Адсорбційна здатність безпосередньо визначається питомою поверхнею та структурою пор активованого вугілля. Тип вуглецю вибирається за допомогою випробувань якості води відповідно до характеристик стічних вод; вуглець з великою кількістю перехідних пор є кращим для друку та фарбування стічних вод. Інші фактори впливу включають:

• Зольність: менша зольність означає кращу адсорбційну ефективність;
• Ступінь відповідності між молекулярним розміром адсорбату та діаметром вуглецевих пор: ближча відповідність розміру полегшує адсорбцію;
• Концентрація адсорбату: адсорбційна здатність зростає в певному діапазоні концентрацій;
• Температура води та значення pH: адсорбційна здатність знижується з підвищенням температури води.

 

 

Властивості активованого вугілля

 

1. Адсорбційна властивість

Адсорбція активованого вугілля видаляє розчинну органіку, синтетичні мийні засоби, мікроорганізми, віруси та частково важкі метали шляхом захоплення забруднень на пористих вугільних поверхнях, знебарвлення, дезодорації та очищення повітря.

Активоване вугілля складається з дрібних гранул вугілля з величезною площею поверхні та мікрокапілярними порами всередині. Капіляри мають сильну адсорбційну здатність. Повний контакт між поверхнею вуглецю та газоподібними/рідкими домішками призводить до адсорбції та очищення.

Метод BET є єдиним надійним стандартом для тестування конкретної площі поверхні, тоді як багато вітчизняних приладів підтримують лише метод прямого порівняння. Багато{1}}точковий BET служить уніфікованим глобальним стандартом тестування, задокументованим у китайському національному стандарті GB/T 19587-2004: визначення питомої площі поверхні твердих речовин шляхом адсорбції газу за принципом BET.

Вимірювання конкретної площі поверхні займає-час; перевірка деяких зразків може зайняти цілий день. Не-автоматизоване обладнання потребує повного-нагляду оператора, а незначні неправильні дії призводять до невдачі тесту та марних витрат робочого часу. Аналізатор питомої поверхні F-Sorb 2400 повністю підтримує вимірювання BET (сумісний із методом прямого порівняння). Це єдиний повністю автоматичний інтелектуальний пристрій для тестування питомої площі поверхні в Китаї, що відрізняється високою міжнародною послідовністю, стабільними результатами тестування, мінімізованою людською помилкою та надзвичайною точністю даних.

 

2. Хімічна властивість

Активоване вугілля покладається як на фізичну, так і на хімічну адсорбцію, що спільно визначається структурою пор і хімічним складом.

Окрім вуглецю, активоване вугілля містить невелику кількість хімічно пов’язаних функціональних груп кисню та водню, включаючи карбонільні, карбоксильні, фенольні, лактонні, хінонові та ефірні групи. Поверхневі оксиди та комплекси походять із похідних сировини або реакцій з повітрям/парою під час та після активації; іноді також можуть утворюватися поверхневі сульфіди та хлориди. Мінерали із сировини концентруються в золи під час активації, головним чином солі лужних і лужноземельних металів, такі як карбонати та фосфати.

 

3. Механічні властивості

• Розмір часток: вимірюється за допомогою стандартного просіювання для обчислення маси, що залишається та проходить кожне сито для аналізу розподілу частинок за розміром.
• Уявна об’ємна щільність: маса активованого вугілля на одиницю об’єму, включно з об’ємом внутрішніх пор і об’ємом пустот між-частинками.
• Щільність частинок: маса активованого вугілля на одиницю об’єму, включаючи об’єм внутрішніх пор, але не враховуючи об’єм пустот між частинками.
• Твердість: стійкість до фрагментації.
• Стійкість до стирання: стійкість до-зносу.

Механічні властивості безпосередньо впливають на результати застосування: щільність визначає об'єм резервуара; тонкість порошку впливає на фільтрацію; гранульований розподіл вуглецю за розміром визначає опір рідини та падіння тиску; стійкість до фрагментації впливає на термін служби та ефективність регенерації вуглецю.

 

Класифікація активованого вугілля

 

1. За сировиною

• Активоване вугілля-на основі деревини
• Активоване вугілля з кісток/крові тварин
• Активоване вугілля-на мінеральній основі
• Інша сировина - активоване вугілля
• Регенероване активоване вугілля

 

2. За виробничим процесом

• Хімічно активоване вугілля (хімічний вугілля)
• Фізично активоване вугілля (фізичний вугілля)
• Комбінований хімічний-фізичний/фізичний-хімічний активоване вугілля

 

3. За фізичною формою

Порошкоподібне активоване вугілля, гранульоване активоване вугілля, нестандартне гранульоване активоване вугілля, циліндричне активоване вугілля, сферичне активоване вугілля та інше активоване вугілля спеціальної -форми.

 

4. За розміром пор

• Макропори: діаметр пор більше або дорівнює 1000 Å
• Перехідні пори: діаметр пор 20 ~ 1000 Å
• Мікропори: діаметр пор менше або дорівнює 20 Å Мікропори складають більшу частину питомої поверхні активованого вугілля.

 

5. За категорією вихідної сировини

• Деревне-активоване вугілля: виготовлене з деревної стружки, деревного вугілля тощо.
• Активоване вугілля горіхової шкаралупи: виготовляється зі шкаралупи кокосового горіха, шкаралупи волоського горіха, шкаралупи абрикоса тощо.
• Активоване вугілля-на основі вугілля: виготовлене з бурого вугілля, торфу, бітумінозного вугілля, антрациту тощо.
• Активоване вугілля-на основі нафти: наприклад, сферичне активоване вугілля-на основі пеку, виготовлене з пеку
• Регенероване активоване вугілля: реактивоване відпрацьоване вугілля

 

Цей тип активованого вугілля очищено з високо-якісного деревного вугілля та деревної стружки за допомогою комбінованих фізичних і хімічних процесів активації. Чорний порох, не-токсичний і без запаху, з добре-розвиненими порами та без-водорозчинних речовин, шкідливих для якості води. Він має сильну адсорбційну здатність, чудове знебарвлення та швидку швидкість фільтрації. Він ефективно адсорбує великі та малі молекулярні шкідливі речовини в рідкій фазі, широко застосовується для побутових стічних вод, хімічних стічних вод, медичних стічних вод, муніципальних стічних вод та інших водойм, з видатними показниками знебарвлення, дезодорації та зниження ХПК.

 

 

Характеристики високоякісного активованого вугілля-

Активоване вугілля преміум-класу має велику адсорбційну здатність, тривалий термін служби, високу механічну міцність, низький вміст золи, легку зворотну промивку та стабільну якість стоків. Він усуває неприємний запах, покращує кольоровість і забезпечує високу швидкість видалення токсичних забруднювачів води, включаючи хлор, фенол, ртуть, свинець, миш'як, хлорид, миючі засоби, пестициди та хімічні добрива.

 

Основні технічні індикатори

• Розмір частинок (10~24 меш, 2,0~0,8 мм): більше або дорівнює 95% Примітка: менші частинки забезпечують більшу питому поверхню та кращу адсорбцію, але створюють більші втрати та пил.
• Йодне число: більше або дорівнює 1000 мг/г. Примітка: вище йодне число вказує на сильнішу адсорбційну здатність.
• Питома поверхня: 1000–1200 м²/г Примітка: 1 грам активованого вугілля розкривається на 1000 квадратних метрів площі стінки пор. Ефективність адсорбції залежить від ступеня розвитку пор.
• Сила знебарвлення метиленового синього: більше або дорівнює 10 мл/г. Примітка: вказує на здатність до знебарвлення.
• Стійкість до стирання: більше або дорівнює 95% Примітка: вища стійкість до стирання означає кращу якість вуглецю.
• Втрати при висиханні: Менше або дорівнює 10% Примітка: Відображає вміст вологи; нижче значення означає кращу якість.
• Залишок запалювання (вміст золи): менше або дорівнює 3% Примітка: нижчий вміст золи вказує на кращу якість.
• Насипна щільність: 0,48–0,55 г/мл. Примітка: менша насипна щільність зазвичай забезпечує більшу адсорбційну здатність.

 

Дуже дякую, що дочитали до кінця! Цілком ймовірно, що ви отримали певне розуміння застосування активованого вугілля для очищення води. Як компанія з 27-річним досвідом у виробництві активованого вугілля, ми пропонуємо ряд продуктів з активованого вугілля для очищення води, з яких ви можете вибрати. Будь ласка, не соромтеся зв’язуватися з нами в будь-який час, і ми надамо вам цілодобовий онлайн-сервіс.

Зв'язатися зараз