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活性炭气相吸附应用

文章作者:admin发布时间2018-08-02 14:40浏览次数:

活性炭气相吸附应用

活性炭的气相吸附应用有很多,如与储氢合金形成的复合材料可以在温和条件下吸附氢气或天然气混合物,从而可以应用于炼油厂催化干气中氢气的吸附;城市天然气用量随时间变化而或高或低,通过高比表面积的活性炭吸附罐可以有效实现天然气管道下游调峰,进而降低投资成本。除用于能源气体的储存外,美国、德国等发达国家还开发出了基于活性炭的,具有多次再生功能的新型织物,并将之应用于许多特殊服装如飞行服、抗皱内衣等的制造。

1、净化室内空气

与室外空气污染相比,室内环境污染对健康的危害更为直接,是导致人们过敏、气喘、免疫疾病等的重要原因。室内环境污染的污染源很多,包括建筑装潢材料、厨房油烟、家具用品以及烟草烟气等。随着人们对家居环境的重视程度越来越高,室内空气净化用活性炭的市场需求越来越大,因此适于室内用的即效性活性炭空气净化装置也将会得到普及。根据室内有毒气体的种类和分子大小,经过孔径调控的活性炭可以特异性的将之去除,从而根除室内污染。化学喷涂方法只能暂时遮盖或淡化污染物气味,不能稳定去除缓慢释放的有害气体。

目前,民用活性炭的市场已超过10亿元/年,竞争越来越激烈,但是暂没有相关国家或行业质量标准,导致市场混乱,产品质虽参差不齐。由中国林科院林产化学工业研究所承担的室内空气净化活性炭的系列标准正在制定中,标准实施后将有效规范空气净化活性炭的市场。

2、电厂烟气联合脱硫、脱硝、脱汞

活性炭吸附脱硫、脱硝、脱汞是燃煤烟气干法净化技术的发展趋势,尤其适用于缺水地区,目前国家相关部门正在编制电厂烟气治理用吸附剂国家标准,今后这一类的产品将得到迅速发展。活性炭脱硫技术在国外已比较成熟,最新的脱硫技术是在活性炭上负载钴、镍、钒、镁等金属以提高对二氧化硫的脱除性能。通用方法是先将金属离子引入煤和木质材料表面,引入的方式一般为络合或者离子交换,随后再对原料进行炭化和活化。此外,也有报道称9%的碳酸钠溶液改性的活性炭对硫化氢具有特异吸附选择性。

3、油气回收专用

随着汽车工业的不断发展,汽车燃油挥发已成为空气污染的重要源头之一。研究表明:汽车总污染的40%左右来源于油气挥发污染,这占到了尾气排放污染的60%-70%。针对这个问题,国外科研工作者开发了具有高效吸附/脱附油气功能的活性炭,并将之应用于汽车挥发性汽 油回收,节约能源的同时还保护了环境。

目前国外的活性炭正丁烷工作容量(BWC)已从几年前的90-110g/L提高到150g/L,且高容量、低残留的油气回收用活性炭也在不断开发当中。国内企业对油气回收专用活性炭的使用也已开始,如北京燕山石化炼油厂通过使用活性炭油气回收装置,在2006年就回收了高达288t的汽油,合人民币约150万。这仅仅是在油气回收率为0.24%的条件下单个炼油厂的汽油回收效益,若放大到全国,每年排放到大气中的油气高达几万吨,对之进行有效回收将具有十分可观的经济效益和环保效果。

4、吸附净化有机废气

随着全球工业化趋势的加速,使用有机溶剂的行业及种类也越来越多,为防止这些溶剂在使用过程中直接排入大气造成污染,必须进行回收或净化处理。活性炭因价格低廉,操作简单等特性而被广泛应用于有机溶剂的吸附。活性炭表面惰性化处理后,对高浓度贵重有机气体进行吸附/解吸,避免有机溶剂在活性炭表面发生催化改性,导致回收的贵重有机溶剂无法重复使用。对于低浓度有机废气,建议使用负载金属催化剂的活性炭,在吸附过程同时将有机溶剂催化降解为CO2和H20,目前比较容易净化到10-6浓度级別。随着国家对环保和资源循环利用重视度的提高,活性炭整套回收有机溶剂系统的需求也必将越来越大。

5、空气分离富氧

化学工业中存在的主要问题之一是如何从空气中高效的分离出氧气。虽然困难重要,但是以活性炭特异性吸附以实现氧气的分离的研究早有报道,如通过化学蒸气沉积法对活性炭的孔径进行定向调控,制备成具有分子筛性能,孔径均匀分布的活性炭,对空气中的氧气进行分离富集已在国外商业化中应用。

6、氢气/甲烷的储存

含能物质(如氢气、天然气)的有效储存作为一种新型的节能技术而受到科技工作者的高度关注。在航天领域中应用的氢,都是在髙压下液化储存的,不仅费用昂贵,而且非常不安全,因此研制在常温和较低压力下,方便、高效地储存和释放氢能的材料一直是科研人员追求的目标。

近年来,国内外学者开发了比表面积超大(3500m2/g),孔径小且分布均匀的超级活性炭作为储存燃料气体的栽体,常温和4MPa条件下可储存2%;而在77K低温条件下,采用3MPa就可吸氢5%。目前储氢炭材料主要有单壁纳米碳管(SWNT)、多壁纳米碳管(NWNT)、碳纳米纤维(CNF)、碳纳米石墨、高比表面积活性炭、活性炭纤维(ACF)和纳米石墨等。与上述储氢材料相比,超级活性炭的优点是储氢量高、经济、解吸快、循环使用寿命长和易产业化,从而成为很具潜力的储氢方法。

本文关键字:活性炭,气相吸附,应用

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