Datos detallados del método de adsorción de carbón activado
Introducción básica Nombre chino: Aplicación del método de adsorción de carbón activado: Usos industriales como medicina, industria química, alimentos, etc.: Principales métodos y condiciones para el tratamiento secundario y terciario de aguas residuales industriales: baja temperatura del agua, Valor de pH bajo, fácil de absorber. Introducción, historial de aplicaciones, métodos de adsorción, factores que influyen, índices de evaluación, proceso de adsorción, especificaciones de carbono, introducción La adsorción es un proceso lento en el que una sustancia se adhiere a la superficie de otra sustancia. La adsorción es un fenómeno interfacial relacionado con cambios en la tensión superficial y la energía superficial. Hay dos fuerzas impulsoras para la adsorción, una es la repulsión de sustancias hidrófobas por el agua solvente y la otra es la atracción por afinidad de los sólidos hacia los solutos. La adsorción en el tratamiento de aguas residuales es principalmente el resultado de la acción combinada de estas dos fuerzas. La superficie específica y la estructura de los poros del carbón activado afectan directamente su capacidad de adsorción. Al seleccionar carbón activado, se debe determinar mediante experimentos basados en la calidad del agua residual. Para la impresión y el teñido de aguas residuales, se deben seleccionar especies de carbono con poros de transición desarrollados. Además, las cenizas tienen un impacto. Cuanto menor sea el contenido de cenizas, mejor será el rendimiento de la adsorción. Cuanto más cerca esté el tamaño de las moléculas de adsorbato al tamaño de los poros del carbono, más fácil será su adsorción. La concentración de adsorbato también afecta la capacidad de adsorción del carbón activado. Dentro de un cierto rango de concentración, la capacidad de adsorción aumenta con el aumento de la concentración de adsorbato. Además, la temperatura del agua y el pH también influyen. La capacidad de adsorción disminuye con el aumento de la temperatura del agua y aumenta con la disminución del valor del pH. Por lo tanto, la baja temperatura del agua y el bajo valor de pH son beneficiosos para la adsorción de carbón activado. Adsorción de carbón activado La adsorción de carbón activado se refiere al efecto del líquido o gas que se adhiere a la superficie sólida. Este efecto generalmente puede ocurrir con el carbón activado. La adsorción es diferente de la absorción. La adsorción se refiere a permitir que un líquido o gas ingrese a la estructura atómica interna de un sólido, y el carbón activado no tiene esta capacidad. Su adsorción es sólo un fenómeno superficial, por lo que sólo se produce en su superficie. La formación de adsorción proviene principalmente de la fuerza de London y la fuerza de dispersión, que es otra manifestación de la fuerza de van der Waals. Esta fuerza generalmente existe entre moléculas que no tienen un momento dipolar permanente y es una atracción natural. Mientras las moléculas estén lo suficientemente cerca, esta fuerza se producirá de forma natural. Cualquier acción que pueda utilizar esta fuerza para atraer materia se llama adsorción física. Esta fuerza no tiene nada que ver con la temperatura, por lo que no se ve afectada por la temperatura. La fuerza de dispersión de London se genera cuando la distancia entre la superficie del carbono y las moléculas adsorbidas alcanza un cierto nivel. Esta fuerza está relacionada con el estrecho contacto entre todos los átomos relevantes en las moléculas adsorbidas y los átomos de carbono en la superficie del carbón activado. Cuanto mayor sea el grado de contacto, mayor será la fuerza y mayor será la capacidad del carbón activado para adsorber moléculas. Si analizamos la historia de la aplicación del carbón activado en el mundo durante el siglo pasado, podemos dividirla a grandes rasgos en tres etapas: (1) la primera etapa, desde principios del siglo XX hasta la década de 1920, es la etapa embrionaria (2); La segunda etapa, desde la década de 1920 hasta Del período medio al período medio de crecimiento (3) La tercera etapa, desde mediados del siglo XX hasta finales del siglo XX, es la etapa de desarrollo y se ha convertido en la; etapa de protección del medio ambiente. Estas tres etapas pueden considerarse como dos acontecimientos históricos en el proceso de aplicación del carbón activado. como línea divisoria. El primer gran acontecimiento de la historia fue el uso de máscaras de gas de carbón activado en la Primera Guerra Mundial en la década de 1920. Esto se puede utilizar como límite para dividir la primera y la segunda etapa del historial de aplicación del carbón activado. Al principio se utilizaba principalmente carbón activado, que gradualmente reemplazó al carbón de hueso original en la industria azucarera. Durante la Primera Guerra Mundial, en la década de 1920, se utilizaron grandes cantidades de partículas en máscaras antigás. Ésta es una página gloriosa en la historia de la química industrial. En aquel momento, Norit en los Países Bajos creó una empresa conjunta con fabricantes y mayoristas en Checoslovaquia, Alemania, Francia, Suiza y otros países, lo que demostró que el carbón activado también era una industria emergente prometedora en Europa. La historia de la aplicación del carbón activado en mi país se puede dividir en tres etapas. (1) En la primera etapa, antes de la década de 1940, la industria farmacéutica y química de mi país utilizaba carbón activado en grandes cantidades, y todos utilizaban productos importados, como el carbón activado de la marca Carboraffin. (2) En la segunda etapa, el carbón activado nacional se comercializa desde principios de los años cincuenta. En 1951, a la fábrica de hornos de un solo tubo en Shenyang y Fushun, la fábrica de hornos de reverbero sin llama en Qingdao y la excelente fábrica de activación electrotérmica, les siguieron la fábrica de activación de cloruro de zinc y las fábricas en Fujian, Hangzhou, Guangzhou, Yantai, noreste y En otros lugares 1958, Taiyuan fue fundada en 1966 Una planta de activación de deslizamiento.
Además, hay muchas fábricas como convertidores y hornos de parrilla. La capacidad total de producción se disparó de 30 a 50 toneladas en 1951 a casi 100.000 toneladas en los años 1980. (3) La producción y la aplicación se promueven mutuamente y el ámbito de aplicación del carbón activado se está expandiendo rápidamente. Desde el carbón de uso general único original hasta una variedad de carbones especiales, como carbón de purificación de agua, carbón de azúcar, carbón vegetal, carbón de aceite, carbón de oro, carbón portador, carbón medicinal, carbón de inyección, carbón reactivo, etc. , lo que indica que debido al auge de la economía nacional, el consumo de carbón activado ha aumentado rápidamente y las exportaciones han aumentado debido a la expansión de la producción y la reducción de costos. La aplicación del carbón activado en mi país no solo se ha desarrollado en el mercado interno, sino que también ingresó al mercado internacional. El carbón activado por adsorción es una partícula de carbón muy fina con una gran superficie y poros aún más pequeños (capilares) en las partículas de carbón. Este tipo de capilar tiene una fuerte capacidad de adsorción y, debido a la gran superficie de las partículas de carbono, puede entrar en contacto total con el gas (impurezas). Cuando estos gases (impurezas) entran en contacto con el capilar, son adsorbidos y desempeñan un papel depurador. El estudio del área de superficie específica del carbón activado es muy importante. Los datos de prueba del área de superficie específica del carbón activado solo pueden ser verdaderos y confiables cuando se prueban mediante el método BET. Todas las pruebas de superficie específica en el país y en el extranjero utilizan el método BET multipunto, y los estándares de prueba de superficie específica establecidos en el país y en el extranjero se basan en el método de prueba BET. Consulte la norma nacional china (GB/T 19587-2004): método para medir la superficie específica de materiales sólidos basado en el principio BET de adsorción de gas. La detección de áreas de superficie específicas es en realidad una tarea que requiere mucho tiempo. Debido a las diferentes capacidades de adsorción de las muestras, el análisis de algunas muestras puede llevar un día completo. Si el proceso de prueba no está completamente automatizado, los evaluadores no pueden salir todo el tiempo y deben estar muy concentrados, observando el panel de instrumentos y controlando las perillas. Un poco de descuido provocará el fracaso del proceso de prueba y hará perder mucho tiempo valioso al evaluador. El instrumento de medición de área de superficie específica F-Sorb 2400 es un instrumento que realmente puede realizar el método BET (método de comparación directa). Más importante aún, el probador de superficie específica F-Sorb 2400 es actualmente el único equipo de prueba de superficie específica completamente automático e inteligente en China. Los resultados de sus pruebas son altamente consistentes con los estándares internacionales y tienen buena estabilidad. Al mismo tiempo, se reducen los errores humanos y se mejora la precisión de los resultados de las pruebas. Factores que influyen ① Propiedades del adsorbente de carbón activado: cuanto mayor es la superficie específica del carbón activado, más fuerte es la capacidad de adsorción; el carbón activado es una molécula no polar, que adsorbe fácilmente adsorbentes no polares o de polaridad muy baja; El tamaño y la estructura de los poros del adsorbente de carbón activado y su distribución, así como la química de la superficie, también tienen una fuerte influencia en la adsorción. ②Las propiedades del adsorbato dependen de su solubilidad, energía libre superficial, polaridad, tamaño e insaturación de las moléculas de adsorbato, concentración del adsorbato, etc. ③El valor del pH de las aguas residuales. En términos generales, el carbón activado tiene una tasa de adsorción mayor en soluciones ácidas que en soluciones alcalinas. El valor del pH afectará el estado y la solubilidad del adsorbato en agua, afectando así el efecto de adsorción. (4) * * *Sustancias de almacenamiento* * *Al almacenar múltiples adsorbentes, la capacidad de adsorción del carbón activado para un determinado adsorbente es peor que cuando solo contiene este adsorbente. (5) La temperatura tiene poco efecto sobre la adsorción del carbón activado. (6) El tiempo de contacto debe garantizar un cierto tiempo de contacto entre el carbón activado y el adsorbato, de modo que la adsorción esté cerca del equilibrio y la capacidad de adsorción se utilice por completo. Adsorción química de carbón activado El carbón activado incluye adsorción física y adsorción química. La adsorción de carbón activado depende de la estructura de los poros y la composición química. ¿Cómo evaluar objetivamente la calidad del carbón activado a través de indicadores de evaluación? De acuerdo con los objetos del tratamiento con carbón activado y las diferentes condiciones del proceso, determine si elegir carbón activado a base de carbón o carbón activado a base de madera, carbón activado granular o carbón activado en polvo. Recopile datos básicos del carbón activado, como el valor de yodo y el metileno. azul, resistencia, porosidad, tasa de flotación, contenido de cenizas y tamaño de partículas, humedad, peso de la pila, etc. Además de algunos indicadores de la norma nacional GB/T7701.4-1997, también se debe recopilar el estado operativo de la empresa, como la producción anual, el valor de la producción anual, el tamaño de la empresa, el nivel de gestión, la tecnología de producción, el desempeño de ingeniería, etc. . y hacer una evaluación preliminar teniendo en cuenta una oferta suficiente, fuentes convenientes y precios moderados. La determinación del rendimiento de adsorción y las propiedades físicas y químicas del carbón activado debe incluirse en el sistema de evaluación del carbón activado: índice de yodo (cuanto mayor es el índice de yodo, más partículas de carbón y menor es la resistencia.
Muchos resultados de investigaciones muestran que el valor de yodo no está necesariamente relacionado con la calidad del efluente), valor de adsorción de azul de metileno, valor de adsorción de ácido tánico, valor de adsorción de ácido húmico, fuerza, tamaño efectivo de partícula, coeficiente de uniformidad, cenizas, humedad, materia flotante, área de superficie específica. , la capacidad de los poros, el valor del pH y el peso de la pila determinan el rendimiento de adsorción y las propiedades físicas y químicas del carbón activado. 1. La capacidad de adsorción del carbón activado La capacidad de adsorción del carbón activado se basa principalmente en la ecuación de Freundrich: en la adsorción de Freundrich y otras fórmulas, el valor k es un parámetro que caracteriza la capacidad de adsorción del carbón activado. cuanto mayor sea la capacidad de adsorción. 1/n es el índice de capacidad de adsorción, que refleja la velocidad a la que la capacidad de adsorción del carbón activado aumenta con la concentración. Cuanto mayor es 1/n, mayor es la cantidad de adsorción en concentraciones altas; cuanto menor es, más fácil es adsorber de una concentración baja a una concentración alta. El carbón activado se utiliza para el tratamiento del suministro de agua. La concentración de materia orgánica es baja y 1/n no debe ser demasiado grande. Cuando 1/n >: 2, la sustancia es difícil de adsorber. 2. Capacidad de adsorción dinámica del carbón activado La prueba de filtración dinámica del carbón activado es una de las bases importantes para seleccionar el carbón activado para agua potable. La prueba de filtración dinámica con carbón activado combina completamente las características de la calidad del agua cruda local y es un método más científico para comparar la efectividad del carbón activado en la eliminación de materia orgánica. De acuerdo con la prueba de adsorción por filtración de carbón activado, se puede calcular la capacidad de adsorción dinámica por unidad de masa de carbón activado, el múltiplo del agua de tratamiento de carbón activado, el tiempo de penetración del carbón activado, la pérdida de carga de agua, la frecuencia de retroceso, etc. 3. Indicadores de evaluación integral Con base en la correlación entre los resultados de la prueba de filtración dinámica de carbón activado y los diferentes indicadores de desempeño del carbón activado, ponderar los diferentes indicadores de desempeño y los coeficientes de correlación correspondientes del carbón activado, establecer un sistema de índice de evaluación integral y formular el "General". Carbón Activado Granular a Base de Carbón para Agua del Grifo"Especificaciones Técnicas". En la actualidad, las empresas de agua también han realizado muchos trabajos de investigación. 4. Evaluación y análisis económicos El sistema de evaluación del carbón activado también debe incluir parámetros como el costo económico de la inversión, el costo operativo, la tasa de reproducción del carbón activado, la solidez técnica, el estado operativo, el nivel de gestión y otros parámetros de la empresa de carbón activado. El proceso de adsorción se realiza en el depósito de petróleo. Cuando un camión cisterna se carga con gasolina, el aceite, el vapor y el aire del tanque vacío original se mezclan con el aceite volátil y el vapor del producto líquido cargado, y este gas mezclado es reemplazado por el producto cargado en el tanque. Cuando el líquido llena el camión cisterna vacío, exprime el aire y el vapor de aceite de la parte superior del camión cisterna y entra al sistema de tuberías de recolección de vapor a través de la manguera de petróleo y gas. El petróleo y el gas fluyen hacia el separador de vapor-líquido a través del sistema de tuberías de recolección de vapor. El separador de vapor-líquido puede separar la gasolina líquida del vapor de aceite y también puede bombearse de regreso al tanque de combustible. Luego, el petróleo y el gas sin líquido fluyen hacia el sistema de recuperación de petróleo y gas. Después de ingresar al sistema de recuperación de petróleo y gas, el petróleo y el gas ingresan a una de las dos torres de adsorción. Cada torre de adsorción está equipada con carbón activado especial. Los hidrocarburos de la mezcla de aire y aceite se adsorben en la superficie de las partículas de carbón activado y permanecen allí en condiciones atmosféricas. El componente de aire en el gas mezclado no se ve afectado por el carbón activado y ingresa a la atmósfera después de pasar a través del carbón activado sin dopaje de hidrocarburos en el medio. Durante el proceso de adsorción, el carbón activado especial utiliza el poder de la energía cinética superficial para adsorber hidrocarburos. El carbón activado especial utilizado en los dispositivos de recuperación de petróleo y gas tiene una gran área de adsorción superficial. Una superficie tan grande permite que el carbón activado absorba hasta 0,5 kilogramos de hidrocarburos por kilogramo. Cuando el gas mixto aire-hidrocarburo pasa a través de la enorme superficie de adsorción, los hidrocarburos son adsorbidos en la superficie del carbón activado y permanecen allí hasta que se produce una fuerza inversa mayor. Este fenómeno atractivo se llama "adsorción". Diagrama de flujo del método de adsorción de carbón activado Especificaciones de carbono La mayor parte del petróleo y gas recuperado es carbón esférico leñoso con un tamaño de partícula de malla 6-8 o malla 20-40.