Jak wybrać węgiel aktywny do uzdatniania wody

Co to jest węgiel aktywny?

Węgiel aktywowany to rodzaj mikrokrystalicznego materiału węglowego wykonanego z surowców-zawierających węgiel. Charakteryzuje się czarnym wyglądem, wysoce rozwiniętą strukturą porów wewnętrznych, dużą powierzchnią właściwą i dużą zdolnością adsorpcji i jest szeroko stosowany jako adsorbent, katalizator lub nośnik katalizatora.

Według źródła surowca węgiel aktywowany można podzielić na węgiel aktywowany-na bazie drewna, węgiel aktywowany z łupin orzechów, węgiel aktywowany z kości zwierzęcych/krwi, węgiel aktywowany na bazie minerałów-, węgiel aktywowany na bazie żywicy syntetycznej, węgiel aktywowany z gumy/plastiku, węgiel aktywowany regenerowany itp. Wśród serii łupin orzechów znajdują się:Węgiel aktywny z łupin orzecha kokosowego do uzdatniania wodywyróżnia się dużą liczbą mikroporów i stabilną wydajnością uzdatniania wody. W formie fizycznej dzieli się na sproszkowany, ziarnisty, nieregularny granulowany, cylindryczny, kulisty i włóknisty węgiel aktywny. Wiele projektów uzdatniania wody przyjmuje typy granulowane i przeprowadza jeFiltracja wody na granulowanym węglu aktywnymw celu skutecznego usuwania zanieczyszczeń organicznych i chrominancji.

Węgiel aktywowany ma niezwykle szerokie zastosowania, obejmujące prawie wszystkie krajowe sektory gospodarki i scenariusze życia codziennego, w tym oczyszczanie wody, ekstrakcję złota, odbarwianie cukru, farmaceutyczną rafinację wtryskową, oczyszczanie krwi, oczyszczanie powietrza, ochronę bezpieczeństwa osobistego i wiele innych.

 

 

Skład i produkcja węgla aktywnego

Materiał z węglem aktywnym oznacza węgiel amorficzny poddany specjalnej obróbce. Ma dużą powierzchnię właściwą i doskonałą zdolność adsorpcji substancji nieorganicznych/organicznych i cząstek koloidalnych w fazie gazowej i ciekłej. Główne odmiany obejmują węgiel aktywowany (AC) i włókna węgla aktywowanego (ACF).

Jako adsorbent-o wysokiej wydajności, jego wyjątkowe działanie wynika z unikalnych właściwości strukturalnych powierzchni i właściwości chemicznych powierzchni. Węgiel aktywowany charakteryzuje się stabilnymi właściwościami chemicznymi, wysoką wytrzymałością mechaniczną, odpornością na kwasy/zasady/ciepło, nierozpuszczalnością w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych oraz możliwością recyklingu. Został szeroko przyjęty w przemyśle chemicznym, ochronie środowiska, przetwórstwie spożywczym, metalurgii, rafinacji farmaceutycznej, wojskowej ochronie chemicznej i innych dziedzinach. Obecnie modyfikowany węgiel aktywny jest szeroko stosowany w oczyszczaniu ścieków i kontroli zanieczyszczenia powietrza, co stwarza obiecujące perspektywy w zakresie rekultywacji środowiska.

Ponad 80%-90% węgla aktywnego składa się z pierwiastków węglowych, co odpowiada za jego hydrofobową właściwość adsorpcji. Oprócz węgla zawiera dwa rodzaje zanieczyszczeń:

• Pierwiastki związane chemicznie: głównie tlen i wodór. Pozostałości te pozostają po niepełnej karbonizacji lub obcych-pierwiastkach niewęglowych, chemicznie związanych z powierzchnią węgla podczas aktywacji. Na przykład utlenianie powierzchniowe zachodzi w wyniku aktywacji parą.
• Zawartość popiołu: nieorganiczna frakcja węgla aktywnego.

Prawie wszystkie materiały organiczne bogate w węgiel- mogą służyć jako surowce do wytwarzania węgla aktywnego, takie jak węgiel, drewno, łupiny orzecha kokosowego, łupiny orzecha włoskiego, łupiny moreli, łupiny jujuby itp. Te surowce zawierające węgiel są przekształcane w węgiel aktywny poprzez pirolizę w piecach aktywacyjnych w wysokiej temperaturze i pod pewnym ciśnieniem. Podczas aktywacji stopniowo tworzą się ogromne powierzchnie właściwe i złożone sieci porów, w których zachodzą reakcje adsorpcji. Rozmiar porów zapewnia węglowi aktywowanemu zdolność do selektywnej adsorpcji, ponieważ duże cząsteczki nie mogą przedostać się do porów mniejszych niż ich własny rozmiar molekularny. Jako typowy produkt w-łuskach orzechów,Węgiel aktywny z łupin orzecha kokosowego do uzdatniania wodyjest wytwarzany poprzez aktywację parą łupin orzecha kokosowego, tworząc dobrze-rozwinięte mikropory, idealne do usuwania śladowych substancji organicznych.

Węgiel aktywowany to hydrofobowy adsorbent wytwarzany w procesie-karbonizacji w wysokiej temperaturze i aktywacji surowców-na bazie węgla. Liczne mikropory zapewniają mu bardzo-powierzchnię właściwą, umożliwiając skuteczne usuwanie koloru, zapachu, większości zanieczyszczeń organicznych i niektórych substancji nieorganicznych (w tym toksycznych metali ciężkich) w ściekach wtórnych.

 

Zasady działania węgla aktywowanego

 

1. Zasada filtracji

Filtry z węglem aktywnym wychwytują zanieczyszczenia zawieszone w wodzie, a uwięzione cząstki stałe wypełniają puste przestrzenie pomiędzy cząsteczkami węgla. Rozmiar porów i porowatość warstw filtra rozszerzają się wraz ze wzrostem wielkości cząstek węgla. Grubszy węgiel aktywny zapewnia większą przestrzeń do przechowywania zawiesin, poprawiając zdolność filtracji, zdolność zatrzymywania zanieczyszczeń i całkowitą objętość wychwytywania zanieczyszczeń. Cała logika działaniaFiltracja wody na granulowanym węglu aktywnymopiera się na podwójnym mechanizmie fizycznego przechwytywania i adsorpcji powierzchniowej.

Większe pory pozwalają zawieszonym ciałom stałym wnikać głębiej do niższych warstw węgla. Przy wystarczającej grubości filtra można wychwycić więcej zanieczyszczeń, co zapewnia pełną wydajność przechwytywania warstw środkowych i dolnych oraz zwiększa ogólną zdolność systemu do zatrzymywania zanieczyszczeń.

Teoretycznie zdolność wychwytywania zawieszonych ciał stałych pochodzi z całkowitej powierzchni węgla aktywnego. Przy niskiej prędkości przepływu w filtracji dominuje przesiewanie; przy dużej prędkości przepływu wiodącą rolę odgrywa powierzchniowa adsorpcja cząstek węgla. Większa całkowita powierzchnia cząstek węgla zapewnia lepszą przyczepność do ciał stałych zawieszonych w wodzie.

 

2. Zasada adsorpcji

W oparciu o siły międzycząsteczkowe między cząsteczkami węgla aktywnego i substancji zanieczyszczających, adsorpcję można podzielić na dwie kategorie: adsorpcję fizyczną i adsorpcję chemiczną (zwaną również adsorpcją aktywną).

• Adsorpcja fizyczna: napędzana siłą Van der Waalsa lub przyciąganiem elektrostatycznym. Siła adsorpcji zależy głównie od właściwości fizycznych węgla, na które w niewielkim stopniu wpływa jego skład chemiczny. Siła Van der Waalsa jest słaba i powoduje niewielkie zmiany strukturalne w substancjach zanieczyszczających, analogicznie do kondensacji. Zanieczyszczenia zachowują swoje pierwotne właściwości chemiczne po adsorpcji fizycznej.
• Adsorpcja chemiczna: napędzana wiązaniami chemicznymi, porównywalna do reakcji chemicznych z poważnymi zmianami strukturalnymi cząsteczek zanieczyszczeń. Obejmuje raczej wymianę lub transfer elektronów niż słabą polaryzację i jest procesem nieodwracalnym. Podstawowa różnica między adsorpcją fizyczną i chemiczną polega na sile tworzącej wiązania adsorpcyjne.

Adsorpcja to proces egzotermiczny, w którym cząsteczki zanieczyszczeń przyłączają się do powierzchni stałych przy zmniejszonej energii swobodnej, uwalniając ciepło adsorpcji. Rozbieżne siły prowadzą do różnic w cieple, szybkości, energii aktywacji, selektywności temperaturowej, ilości warstwy adsorpcyjnej i widmie adsorpcji pomiędzy adsorpcją fizyczną i chemiczną.

Technologia adsorpcji węgla aktywnego jest stosowana od kilkudziesięciu lat do rafinacji i odbarwiania w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym i spożywczym, a od lat 70. XX wieku stosowana jest w oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Praktyczna produkcja potwierdza jego wyjątkową skuteczność adsorpcji śladowych zanieczyszczeń organicznych w wodzie, zapewniając niezwykłe efekty uzdatniania w zakresie drukowania i farbowania, barwników, przetwarzania żywności i ścieków z chemii organicznej. W unikalny sposób usuwa substancje organiczne reprezentowane przez BZT i ChZT, w tym syntetyczne barwniki, środki powierzchniowo czynne, fenole, benzeny, chloroorganiczne, pestycydy i produkty petrochemiczne. Dlatego adsorpcja na węglu aktywnym stała się jednym z głównych procesów wtórnego i trzeciorzędowego oczyszczania ścieków przemysłowych.

Adsorpcja jest powolnym zjawiskiem międzyfazowym skorelowanym ze zmianami napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej. Adsorpcję wyzwalają dwie siły napędowe: odpychanie rozpuszczalnika wodnego do substancji hydrofobowych oraz przyciąganie na zasadzie powinowactwa pomiędzy stałym adsorbentem a substancją rozpuszczoną. Adsorpcja ścieków jest na ogół połączonym efektem obu sił.

Zdolność adsorpcji jest bezpośrednio określona przez powierzchnię właściwą węgla aktywnego i strukturę porów. Rodzaj węgla wybiera się w drodze badań jakości wody zgodnie z charakterystyką ścieków; do drukowania i barwienia ścieków preferowany jest węgiel z licznymi porami przejściowymi. Inne czynniki wpływające obejmują:

• Zawartość popiołu: niższa zawartość popiołu oznacza lepszą wydajność adsorpcji;
• Stopień dopasowania wielkości cząsteczki adsorbatu do średnicy porów węgla: bliższe dopasowanie wielkości ułatwia adsorpcję;
• Stężenie adsorbatu: zdolność adsorpcji wzrasta w pewnym zakresie stężeń;
• Temperatura wody i wartość pH: zdolność adsorpcji maleje wraz ze wzrostem temperatury wody.

 

 

Właściwości węgla aktywnego

 

1. Właściwość adsorpcji

Adsorpcja na węglu aktywnym usuwa rozpuszczalne substancje organiczne, syntetyczne detergenty, mikroorganizmy, wirusy i częściowe metale ciężkie, wychwytując zanieczyszczenia na porowatych powierzchniach węgla, jednocześnie odbarwiając, dezodoryzując i oczyszczając powietrze.

Węgiel aktywny składa się z maleńkich granulek węgla o ogromnej powierzchni i wewnątrz mikroporów kapilarnych. Kapilary mają dużą zdolność adsorpcji. Pełny kontakt powierzchni węgla z zanieczyszczeniami gazowymi/ciekłymi prowadzi do adsorpcji i oczyszczania.

Metoda BET jest jedynym niezawodnym standardem do badania określonej powierzchni, podczas gdy wiele krajowych instrumentów obsługuje jedynie metodę bezpośredniego porównania. Wielo-punktowy BET służy jako ujednolicony światowy standard testowania, udokumentowany w chińskiej normie krajowej GB/T 19587-2004: Określanie powierzchni właściwej ciał stałych metodą adsorpcji gazu przy użyciu zasady BET.

Pomiar powierzchni właściwej jest-czasochłonny; badanie niektórych próbek może zająć cały dzień. Sprzęt nie-zautomatyzowany wymaga pełnoetatowego-nadzoru operatora, a drobne błędy w obsłudze prowadzą do niepowodzeń testów i zmarnowanych godzin pracy. Analizator pola powierzchni właściwej F-Sorb 2400 w pełni obsługuje pomiar BET (kompatybilny z metodą bezpośredniego porównania). Jest to jedyne w Chinach w pełni automatyczne, inteligentne urządzenie do badania powierzchni właściwej, charakteryzujące się wysoką spójnością międzynarodową, stabilnymi wynikami testów, zminimalizowanym błędem ludzkim i doskonałą dokładnością danych.

 

2. Właściwości chemiczne

Węgiel aktywny opiera się na adsorpcji fizycznej i chemicznej, określanej wspólnie przez strukturę porów i skład chemiczny.

Oprócz węgla węgiel aktywny zawiera niewielkie ilości chemicznie związanych grup funkcyjnych tlenu i wodoru, w tym grup karbonylowych, karboksylowych, fenolowych, laktonowych, chinonowych i eterowych. Tlenki i kompleksy powierzchniowe pochodzą z pochodnych surowców lub z reakcji z powietrzem/parą podczas i po aktywacji; Czasami mogą również tworzyć się powierzchniowe siarczki i chlorki. Podczas aktywacji minerały z surowców przekształcają się w popiół, głównie sole metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, takie jak węglany i fosforany.

 

3. Własność mechaniczna

• Wielkość cząstek: mierzona za pomocą standardowego przesiewania na sitach w celu obliczenia masy zatrzymanej i przechodzącej przez każde sito w celu analizy rozkładu wielkości cząstek.
• Pozorna gęstość nasypowa: masa węgla aktywnego na jednostkę objętości, łącznie z objętością porów wewnętrznych i objętością pustych przestrzeni między-cząsteczkami.
• Gęstość cząstek: masa węgla aktywnego na jednostkę objętości, w tym objętość porów wewnętrznych, ale z wyłączeniem-objętości pustych przestrzeni międzycząstkowych.
• Twardość: odporność na fragmentację.
• Odporność na ścieranie:-ochrona przed zużyciem.

Właściwości mechaniczne bezpośrednio wpływają na efekty aplikacji: gęstość określa objętość zbiornika; stopień rozdrobnienia proszku wpływa na filtrację; rozkład wielkości granulowanego węgla reguluje opór płynu i spadek ciśnienia; odporność na fragmentację wpływa na żywotność i efektywność regeneracji węgla odpadowego.

 

Klasyfikacja węgla aktywnego

 

1. Według surowca

• Węgiel aktywny-na bazie drewna
• Węgiel aktywowany z kości/krew zwierzęcych
• Węgiel aktywny na bazie-minerału
• Inny surowiec węgiel aktywny
• Regenerowany węgiel aktywny

 

2. Według procesu produkcyjnego

• Węgiel aktywny chemicznie (węgiel chemiczny)
• Fizycznie aktywny węgiel (węgiel fizyczny)
• Połączenie chemicznego-fizycznego i fizycznego-chemicznego węgla aktywowanego

 

3. Według kształtu fizycznego

Sproszkowany węgiel aktywny, granulowany węgiel aktywny, nieregularny granulowany węgiel aktywowany, cylindryczny węgiel aktywowany, kulisty węgiel aktywowany i inny węgiel aktywowany-o specjalnym kształcie.

 

4. Według wielkości porów

• Makropory: średnica porów większa lub równa 1000 Å
• Pory przejściowe: średnica porów 20 ~ 1000 Å
• Mikropory: średnica porów Mniej niż lub równa 20 Å Mikropory stanowią większość powierzchni właściwej węgla aktywnego.

 

5. Według kategorii surowca

• Węgiel aktywowany-drzewny: wytwarzany z wiórów drzewnych, węgla drzewnego itp.
• Węgiel aktywny z łupin orzechów: wytwarzany z łupin orzecha kokosowego, łupin orzecha włoskiego, łupin moreli itp.
• Węgiel aktywowany na bazie węgla-: wytwarzany z lignitu, torfu, węgla bitumicznego, antracytu itp.
• Węgiel aktywny-na bazie ropy naftowej: np. sferyczny węgiel aktywny na bazie paku- wytwarzany ze smoły
• Regenerowany węgiel aktywny: reaktywowany węgiel odpadowy

 

Ten rodzaj węgla aktywnego jest rafinowany z-wysokiej jakości węgla drzewnego i zrębków drzewnych w drodze połączonych procesów aktywacji fizycznej i chemicznej. Czarny proszek, nie-toksyczny i bezwonny, z-dobrze rozwiniętymi porami i niezawierający-rozpuszczalnych w wodzie substancji szkodliwych dla jakości wody. Charakteryzuje się dużą zdolnością adsorpcji, doskonałym odbarwianiem i dużą szybkością filtracji. Skutecznie adsorbuje wielko- i drobnocząsteczkowe szkodliwe substancje w fazie ciekłej, szeroko stosowane w ściekach bytowych, ściekach chemicznych, ściekach medycznych, ściekach komunalnych i innych zbiornikach wodnych, charakteryzując się wyjątkową wydajnością w odbarwianiu, dezodoryzacji i redukcji ChZT.

 

 

Charakterystyka-wysokiej jakości węgla aktywowanego

Węgiel aktywowany premium powinien charakteryzować się dużą zdolnością adsorpcji, długą żywotnością, wysoką wytrzymałością mechaniczną, niską zawartością popiołu, łatwym płukaniem wstecznym i stabilną jakością ścieków. Eliminuje dziwny zapach, poprawia nasycenie i osiąga wysoki stopień usuwania toksycznych substancji zanieczyszczających wodę, w tym chloru, fenolu, rtęci, ołowiu, arsenu, chlorków, detergentów, pestycydów i nawozów chemicznych.

 

Podstawowe wskaźniki techniczne

• Rozmiar cząstek (10 ~ 24 mesh, 2,0 ~ 0,8 mm): Większy lub równy 95% Uwaga: Mniejsze cząstki zapewniają większą powierzchnię właściwą i lepszą adsorpcję, a jednocześnie generują większe straty i pył.
• Liczba jodowa: Większa lub równa 1000 mg/g Uwaga: Wyższa liczba jodowa oznacza większą zdolność adsorpcji.
• Powierzchnia właściwa: 1000–1200 m²/g Uwaga: 1 gram węgla aktywnego rozkłada się na 1000 metrów kwadratowych powierzchni ściany porów. Wydajność adsorpcji zależy od stopnia rozwoju porów.
• Siła odbarwiania błękitu metylenowego: Większa lub równa 10 mL/g Uwaga: Oznacza zdolność odbarwiania.
• Odporność na ścieranie: większa lub równa 95% Uwaga: wyższa odporność na ścieranie oznacza lepszą jakość węgla.
• Strata przy suszeniu: Mniej niż lub równa 10% Uwaga: Oznacza zawartość wilgoci; niższa wartość oznacza lepszą jakość.
• Pozostałość po prażeniu (zawartość popiołu): Mniej niż lub równa 3% Uwaga: Niższa zawartość popiołu oznacza lepszą jakość.
• Gęstość nasypowa: 0,48–0,55 g/ml Uwaga: niższa gęstość nasypowa zazwyczaj zapewnia większą zdolność adsorpcji.

 

Dziękuję bardzo za przeczytanie do końca! Prawdopodobnie zdobyłeś już pewną wiedzę na temat zastosowania węgla aktywnego w uzdatnianiu wody. Jako firma z 27-letnim doświadczeniem w produkcji węgla aktywnego oferujemy Państwu szeroką gamę produktów z węglem aktywnym do uzdatniania wody. Prosimy o kontakt z nami w dowolnym momencie, a my zapewnimy Państwu całodobową obsługę online.

Skontaktuj się teraz