活性炭纤维在固体废物还原中的应用

Date:August 31, 2019 91

  活性炭纤维在固体废物还原中的应用及活性炭纤维在固体废物还原中的应用
  1.实验背景
  1.1,活性炭纤维
  活性炭纤维(ACF)是第三代高效吸附材料,随着粉末和颗粒状活性炭之后的高性能碳纤维的发展而出现。活性炭纤维具有丰富的微孔,比表面积大,焚烧炉吸附率高,吸附容量大,耐高温,强酸,强碱和各种有机溶剂,导电,解吸和再生,活性炭产品收率低。它从一开始就受到普遍关注,已成为世界多孔吸附分离材料研究的热点。活性炭纤维在水处理,空气净化,溶剂回收,废气处理,医疗卫生和军事应用中表现出良好的应用前景。
  图1.活性炭纤维图案
  1.1.1化学成分
  ACF的主要成分由碳原子组成,是由碳纤维或预氧化纤维作为原料形成的高效吸附材料,在高温下碳化和活化。用于生产ACF的前体材料主要是各向同性和各向异性沥青行业新闻聚丙烯腈,粘胶和酚醛树脂,活化方法是物理方法,化学方法和物理和化学方法。不同的原料可用于生产不同基材的ACF。目前,主要存在基于粘胶纤维的ACF,聚丙烯腈基ACF,酚醛ACF,沥青基ACF,聚乙烯醇(PVA)基ACF,苯乙烯/烯烃共聚ACF。其中前四种,包括基于木质素纤维的ACF,已广泛应用于环境保护(如水处理,空气污染处理和空气净化),电子和能源,医疗和健康。
  1.1.2,RTO吸附机理
  ACF是典型的非极性微孔碳吸附剂,其具有与吸附物质的分子相同的孔径。微孔不仅构成ACF中的几乎所有比表面积,而且由于相对的孔壁之间的吸附场的重叠,还显着增加了微孔内的吸附势。因此,微孔中的吸附分子不再在中孔或非极性孔的表面逐渐吸附,例如单分子层或多分子层,但是孔体积的逐渐填充是根据吸附电位的大小顺序进行的。最小的孔径具有最高的势能,并且当压力非常小时,它被快速吸收并开始填充,然后逐渐膨胀成更大的孔,直到孔隙体积被完全填充。
  1.1.3,申请状态
  日本是目前世界上发展活性炭纤维产业最成熟的国家,生产技术先进,多样化完成,大规模生产和下游应用得以实现。此外,美国,英国和德国已经对下游应用活性碳纤维进行了许多尝试。聚丙烯腈基活性炭纤维织物是世界上最优质的核和生化关键保护材料,用于制造核和化学防护服,与传统防护服相比,轻便舒适,透气性好,抗菌,耐火你。它可以有效地吸收和阻挡气体,并拥有美国,德国,法国和西班牙。中国大多数活性炭纤维制造商主要生产粘胶基活性炭纤维,产品为工业级活性炭纤维毡和布等低档产品。这些产品强度低,易粉化,实用性差,主要用于溶剂回收,废气处理,水处理和空气净化,除臭和保鲜,口罩等行业,最常用于溶剂回收。
  在这个阶段,中国有许多粘胶基活性炭纤维制造商,缺乏可生产聚丙烯腈基,苯酚基和沥青基活性炭纤维,小尺寸,缺乏核心竞争力,缺乏先进产品和新技术的制造商。的短缺。国际专利和其他问题适用。一方面,虽然粘胶基活性炭纤维产品的生产过剩且下游市场不发达,但聚丙烯腈基,酚基和沥青基活性炭纤维的生产技术尚不成熟,尚未实现工业化。实际的市场需求未得到满足,这些条件在短期内难以改变。
  我国高性能聚丙烯腈基,酚基和沥青基活性炭纤维的开发和应用仍处于实验室研究阶段,主要研究机构为天津大学,南京大学,清华大学,中国科学院陕西煤炭。化学研究所,吉林大学,中山大学,北京化工大学,东华大学等专注于实验室制备工艺,改性方法和应用效果试验评价,具有与工业化所需的连续碳化炉相同的核心技术。发展发生在这个国家空旷的地方。国际上,活性炭纤维设备的生产受到阻碍,信息披露的信息很少,中国在技术和设备的引进方面没有取得任何进展。
  1.1,实验污水
  1.2.1,高浓度染料母液
  高浓度染料母液是染料合成过程中产生的含硫酸或盐酸的废水,此阶段主要通过液氨中和,粉状活性炭或颗粒活性炭脱色制备废水,MVR浓缩为硫酸铵或准备氯化。铵产品。这种处理需要大量的活性炭和大量危险的固体废物。
  1.2.2低浓度生化废水
  低浓度生化废水是公司污水中和,物理化学沉淀,水解酸化,厌氧,好氧和SBR处理后进入污水管网的废水。 SBR废水的挥发性受天气,微生物,数量,浓度等因素的影响很大,可导致生化废水的失效。此外,由于国家环保政策的影响,排放标准可能会得到显着改善。
  考虑到ACF具有增加蒸汽再生,减少活性炭的需要和污水管标准的特点,有必要进行ACF吸附和解吸实验。
  图2.活性炭纤维脱色流程图
  2,实验方法
  取很多布氏漏斗,在底层放两层滤纸,盖上5层活性炭纤维,抽吸过滤,倒出液体变色(注意:避免短路)。回收滤液,观察滤液的颜色。由于供应的液体与活性碳纤维的接触时间非常短,因此滤液的颜色应该在储备溶液(变色液体)和对照水(漂白后)之间。取出饱和的ACF并用热水再生和再生,再生后,干燥ACF并进行吸附实验。
  3.实验结果
  4,实验分析
  分析上述实验的结果基本上给了我们:
  (1)ACF对高浓度染料母液的脱色效果差,或难以模拟ACF膜在实验室试验中的脱色效果;
  (2)水热再生后,ACF对染料母液的脱色作用很小,表明ACF热再生效果差;
  (3)ACF处理SBR废水后,COD去除率明显,因此ACF具有低浓度废水处理的特殊前景,关键在于再生处理。
  5,实验结论
  (1)比较国内外活性炭纤维的应用现状,欧美生产的活性炭纤维的市场应用模式更多用于军事用途,超出了以往工业净化和脱色的范围;国产活性炭纤维高性能聚丙烯腈基酚基沥青基活性炭纤维的开发和应用,主要基于低粘度粘胶基,仍处于实验室研究阶段。
  (2)家用ACF目前主要用于废气处理,溶剂回收和成本效益产品的净化,简单废水处理的工业案例很少。
  (3)虽然ACF对高浓度废水具有低脱色效果,并且有低浓度废水的前景,但通过小规模试验,可重复的不确定性和浓缩液再生困难是值得注意的。
  (4)综合观点:国内ACF仍处于研究阶段,价格昂贵且存在诸多不确定因素,现阶段使用ACF代替活性炭漂白和生化标识并不重要,项目投资风险过高。