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              環境工程應用中活性炭的作用
              發布時間:2021-08-04 瀏覽:

              木炭是早期人們發現的具有吸附能力的一種碳物質,而在隨后的實踐中,人們發現各種人工制作的碳也具有較強的吸附能力,由于碳具有較強的穩定性,而且結構緊密,所以在戰時都應用于做防毒面具,而如今,人們發現活性炭的吸附能力更加的突出,其對于水以及廢氣的吸附效果更加的理想,由于活性炭所具有的這一特性,使得其在環境工程中得到了廣泛的應用。下面本文就針對活性炭在環境工程中的應用進行更為深入的探究。

              一、活性炭性質及特點

              活性炭的孔隙較多,而且面積較大,吸附能力也較強,其主要的構成元素就是碳元素。而在活性炭中,官能團主要包括羧基、酚羧基以及醚、酯等,活性炭本身所具有的性質受到各種因素的影響,例如制備所需要的原料以及各種活化劑等,采用不同的制備方式就能夠制備出不同物理結構以及化學性質的活性炭,由于化學性質以及物理結構的不同,則活性炭的吸附能力也會有所不同。通常來說,活性炭主要是采用磷酸法的方式來進行制備,這樣的制備方法會使得活性炭具備較強的離子交換能力,而采用堿法來對活性炭進行制備,則活性炭的微孔較為發達。

              而活性炭所具有的特點來說,其特點就是具備吸附能力,而活性炭的吸附能力也被分為物理吸附以及化學吸附兩種。物理吸附的能力主要集中在活性炭微孔中,其對熱能的吸附能力較弱,并且具有一定的可逆性質。另外,化學吸附就是針對表面并不光滑的活性炭,利用多余的成鍵能力進行原子的吸附,使得原子間的電子出現交換的情況,這樣就可以形成化學吸附。

              二、活性炭在水處理方面的應用

              活性炭在各個領域中都能夠應用,而在環境工程領域中,也應該能夠被廣泛的進行利用,活性炭擁有的吸附能力很突出,因此受到了各界人士的青睞。尤其是在近年來,人們環保意識的提升,也使得環境工程中,開始大量的應用活性炭,以期能夠利用活性炭的吸附能力,達到凈化環境的目的。具體表現在以下幾個方面:

              1、活性炭對水中重金屬離子的吸附

              我國重工業較多,這些重工業在生產的過程中,會大量的排放出廢水,從而使得周邊的水域被污染,對環境造成了嚴重的破壞。而活性炭具有明顯的化學性質以及物理性質,能對重工業生產排放的廢水中的重金屬離子進行有效的吸附。在進行電鍍的過程中,往往會產生到兩的鉻金屬元素,這一元素在融合到水中后,其水使得廢水中的pH值出現嚴重的變化,利用活性炭,就能夠很好的對鉻這一金屬元素進行合理的吸附,這是因為活性炭本身的微孔較多,而且表面積較大,能夠憑借其較強的物理吸附能力,對廢水中的鉻元素進行吸附。

              然而,在前期研究表明活性炭對以陰離子存在的重金屬吸附效果不佳,對于這種以陰離子存在的吸附質,需要對活性炭表面進行修飾,比如在借助活性炭巨大的比表面積,在其表面上負載鐵或者是其他的正價金屬,通過對Cr產生化學吸附作用。達到去除水中微量Cr的目的。改性后的活性炭可以用于處理電鍍廢水中的Cr,且吸附后的水可達到國家排放標準。結果表明,活性炭纖維對水中三種重金屬離子都具有良好的吸附性能,且吸附后的吸附劑易于再生,可重復利用,是去除水中離子態重金屬的優良吸附劑。

              2、對水中有機物的吸附

              活性炭對水中有機污染物有良好的吸附能力。如酚類化合物、苯類化合物、石油及石油產品等具有較強的吸附能力,而且對用生物法和其它化學法難以去除的有機污染物,除草劑、殺蟲劑、農藥、如異臭、亞甲藍表面活性物質、合成染料、胺類化合物、合成洗滌劑及許多人工合成的有機化合物等都有較好的去除效果。吸附效果好,且沒有副產物的生成,克服了生物和化學方法處理化可能會產生更有毒性副產物的這一弱點。所以活性炭一般過濾作為末尾的處理工藝。

              三、氣體污染防治

              1、室內空氣污染的防治

              人們的日常生活,如居室、廚房、廁所以及公共場所等,由于人們的生活活動,都會給自己的生活小環境的空氣帶來一定程度的污染。通常是用活性炭過濾和空調、換氣設備聯用的方法。建議研制吸附性能好、流體阻力小的活性炭制品,嵌裝在空調或換氣設備的氣體入口位置,可能會收到理想效果,如能加上定期更換的服務定會大受歡迎。

              2、煙氣脫硫

              煤和石油的使用都造成硫的排放,由其引起的全球的硫污染已經成為大氣污染防治的一個重要內容。我國70%的能源來自燃煤,硫已經成為我國大氣污染的主要污染源。據國家有關部門的統計,我國絕大部分大中城市和近三分之一的國土都受到酸雨的危害,有個別城市酸雨的pH已達到4。防治酸雨已成為我國環境保護的緊迫內容。

              煙氣脫硫目前有3種技術路線:石灰乳中和、高壓電場氧化和活性炭脫硫。3種方法各有利弊,石灰乳中和法具有上馬快、易操作的優點,但生成物為亞石膏,二次處理只能摻入做水泥,硫元素沒有很好利用;高壓電場法具有設備簡單、硫利用好,這是近年來才研究成功的方法,所得稀硫酸加氨水中和生成硫酸銨作為肥料,但硫化氫脫除有一定困難;活性炭脫硫國內外均比較成熟,而且可以脫除SO2、H2S和有機硫。國外大型煙氣脫硫和國內化肥廠的合成氣脫硫,大多采用活性炭脫硫工藝。有研究表明:活性炭脫硫率與活性炭表面含氧基團有關,主要與“=C=O”(烯酮基)有關。

              3、汽車尾氣污染防治

              研究表明:汽車已經成為城市空氣的重要污染源之一,據測定,汽車燃油揮發物造成的污染占汽車總污染的30%~40%,占尾氣排氣污染的60%~70%。燃油揮發物和排氣中的碳氫化合物在紫外線照射下,會造成光煙霧污染。此外燃油的揮發既浪費了能源,也給司機和乘客帶來了不愉快的氣味。發達國家,如美、日、西歐各國早在20世紀70年代就用活性炭吸附的燃油蒸發控制裝置(ELCD)來解決這一問題。我國近年來也正在進行這方面的研究開發。

              四、結語

              綜上所述,活性炭在環境工程中有著明顯的應用價值,其能夠對各種廢氣和水進行有效的吸附,有助于消除污染,從而改善周邊的環境。在人們對環保觀念逐漸提升的同時,合理的應用活性炭,可以使得環境工程進一步的得到發展。但是活性炭生產所需的成本,也是一筆較大的投入,這一問題需要嚴格的注意,未來也需要進一步的對相關的生產技術進行改進,以實現活性炭在環境工程中的合理應用。

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