饮用水深度净化用活性炭的制备技术

发布时间:2021/6/9 10:07:00 浏览次数:155
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编

国内外大批量生产的水处理用煤质颗粒活性炭主要可以分为原煤破碎活性炭、柱状活性炭、柱状破碎活性炭和压块破碎活性炭,这几种活性炭在我国饮用水深度净化中均有应用,其主要指标如表1所示,上述不同种类活性炭的生产工艺流程一般都包括备煤、成型、炭化、活化、成品处理5个过程(原煤破碎活性炭不含成型过程)。

                                                               表1我国水净化用颗粒活性炭

种类

亚甲蓝值/

(mg/g)

碘值/

(mg/g)

堆密度/

(g/L)

pH值

强度/%

水分/%

灰分/%

柱状活性炭

柱状破碎活性炭

原煤破碎活性炭

压块破碎活性炭

100~280

100~280

100~210

180~300

850~1150

600~1050

600~1080

900~1100

400~550

400~600

400~500

450~500

4.5~11

4.5~11

7~9

7~10

95~99

90~98

85~95

85~95

<5

<5

<5

<5

6~12

6~12

8-16

6~16

目前,压块破碎活性炭已经逐渐成为水处理用活性炭市场,尤其是中国水处理用活性炭市场的主流产品,因此对该种煤质颗粒活性炭进行详细介绍。

压块破碎活性炭的生产工艺采用的是对磨粉后的原料进行干法造粒,因此对原料煤有严格要求,须具有一定黏结性,且活性要好,既可以应用于配煤活性炭生产,也可以方便地采用催化活化方法生产you质或特殊性能煤基活性炭。生产的压块活性炭产品中孔较为发达,特别适合于液相处理领域。与原煤直接破碎活性炭相比,由于采用高压成型工艺,产品强度高,堆比重适宜;与煤基柱状活性炭相比,由于基本不加黏结剂,生产成本低,环保压力小;但目前高性能的高压辊压设备需要进口。

压块成型工序就是将原料煤粉加入压块成型机的成性模具内,在高压条件下通过煤中的黏结性组分的黏结力、媒分子之间的吸引力及煤种的黏结性组分在高压条件下发生的热缩聚,将物料压成具有一定强度的块状或片状颗粒。由于压块成型机压出的块状或片状颗粒粒度较大,因此还需要通过破碎筛分(大块返回破碎,筛下物返回压块机)制成符合粒度工艺要装的不定形颗粒。该工序中,按照是否添加黏结剂,压块活性炭生产工艺分为使用黏结剂和不使用黏结剂两种。用于压块活性炭生产的黏结剂主要是高温煤沥青,压块过程通常可在低压下进行;当不使用黏结剂时,压块工艺能否成功则取决于物料颗粒的可压制性或塑性重构性能,若颗粒能被紧密地重构到一起则压块即可成功。当采用高温煤沥青作为黏结剂时,对成型料、炭化料及活化料在强度、装填密度、碘值、亚甲蓝值等指标有不同程度的影响。

当黏结性煤为主要原料煤或原料煤中有大量黏结性煤的存在时,压块活性炭的炭化工序会有所不同,目前主要通过两种方法对该炭化过程在一定程度上进行控制。一是对黏结性煤在炭化前进行预氧化,煤的预氧化可以降低煤受热时的流动性,提高了炭化物的微孔容积,并减少了炭化物中各向异性组分含量,利于制备you质活性炭。流动性丧失的原因可能是氧结合到煤分子上形成ji性分子并在芳香结构中形成交联键,使煤分子尺寸增大,阻碍了煤分子在分子内及分子间的移动,zui终除去成型料表面的黏结性并赋予强度。预氧化对不同变质程度煤的影响程度是不同的,高变质程度黏结性煤氧化效果不明显。适量的预氧化可降低煤的膨胀性,提高炭化料的机械强度、密度、反应性;过量则使强度密度下降,预氧化处理对压块活性炭zui终性能的影响很大。二是控制炭化温度以达到目的,在350~450℃的软化熔融带,尽可能缓慢加热,使黏结成分从低温徐徐加热分解,在不表现出明显塑性阶段的情况下直接使其固化形成炭骨架,成为难石墨化炭。

根据市场的不同需要,成品后处理包括调整活性炭产品的粒度分布范围、灰分、pH值等,或通过浸渍或加载化学药品改善其化学物理性能,或以颗粒产品筛分所得筛下物的回收等工艺过程。

活性炭吸附容量大、吸附速度快、机械强度好是饮用水深度净化的bi须要求,压块破碎活性炭的制备技术满足了上述要求成为其突出特点,而且与原煤破碎活性炭和柱状活性炭相比,由于采用高压成型工艺,压块活性炭产品强度高,堆比重适宜,克服了原煤破碎活性炭在水处理中堆积重轻、漂浮率高、强度低等缺点;基本不加黏结剂,生产成本低,环保压力小,具有均匀的粗糙表面,其发达的中孔和合适的大孔结构都更易于细菌的附着和生长,非常适合于生物活性炭工艺,这也是饮用水深度净化的主流工艺之一。

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