Как оцениваются адсорбционные свойства активных углей

Адсорбционные свойства активных углей оцениваются количеством модельного вещества, адсорбируемого единицей массы угля при определенных условиях (до полного насыщения в сравнении с талонным образцом, либо раствором), а также временем защитного действия единицы объема угля до полного его насыщения. Для оценки качества зерненных активных углей, используемых в качестве фильтрующе-сорбирующей загрузки в адсорберах различной конструкции, важное значение приобретают их физикомеханические характеристики - зернение, насыпная плотность, механическая прочность.

 

Печь активации карбонизата до активированного угля

Рис. 1. Печь активации карбонизата до активированного угля.

 

Основные свойства активных углей и, прежде всего, пористая структура определяются видом исходного углеродсодержащего сырья и способом его переработки.

Для практической реализации любого способа изготовления активных углей пользуются такими общими технологическими приемами, как предварительная подготовка сырья (дробление, рассев, формование), карбонизация (пиролиз) и активация. Предварительная подготовка сырья – приведение исходного угольного сырья в состояние, удобное для осуществления дальнейшей термической обработки. Карбонизация (пиролиз) – термическая обработка материала без доступа воздуха для удаления летучих веществ.

Карбонизация и активация

На стадии карбонизации формируется каркас будущего активного угля – первичная пористость, прочность и т. д. Активация водяным паром представляет собой окисление карбонизованных продуктов до газообразных в соответствии с реакцией

C + H2O = CO + H2

или при избытке водяного пара

C + 2H2O = CO2 + 2H2.

В процессе активации развивается необходимая пористость и удельная поверхность, происходит значительное уменьшение массы твердого вещества, именуемое обгаром.

Суть технологического процесса получения активных углей

Суть технологического процесса получения активных углей заключается в таком выборе угольного сырья, параметров его предварительной подготовки, а также параметров карбонизации и активации, чтобы окисление углеродистого вещества сопровождалось бы образованием эквивалентного объема пор, а также развитием адсорбционной активности при минимальном обгаре.

Для реализации процесса карбонизации используются вращающиеся печи различной конструкции. Активация каменноугольного сырья проводится в многоканальных подовых печах МПА в присутствии водяного пара. Активация древесного угля проводится в камерных печах ПАК в присутствии водяного пара. Стадии технологического процесса изготовления активных углей на каменноугольной основе представлены на рисунке.

Технологический процесс изготовления активированного угля

Рис. 2. Технологический процесс изготовления активированного угля.

 

Форма и размер частиц и применение

По форме и размеру частиц активные угли могут быть порошкообразными, дроблеными (частицы неправильной формы) и гранулированными (цилиндрические гранулы).

Порошкообразными активными углями именуются угли с размерами частиц менее 0,1 мм.

К зерненным (дробленые и гранулированные) активным углям относятся угли с размером частиц от 0,5 до 5 мм.

Свойства активных углей, их пористая структура, форма и размер частиц определяют области их применения. В зависимости от назначения угли подразделяют на газовые, рекуперационные, осветляющие и угли-носители катализаторов – химосорбентов.

Жидкофазные процессы сорбции можно проводить с применением как порошкообразных, так и зерненных углей.

Здесь окончательный выбор связан со сложившимися условиями производства и традициями потребителя. Как правило, применение порошкообразных активных углей не требует сложного аппаратурного оформления. Обычно используется стандартное химическое оборудование: напорные емкости, мешалки, фильтры.

Реализация же промышленных технологических схем с применением зерненных углей связана с установкой специального оборудования – систем адсорберов различной конструкции и сопряжена с более тщательным и сложным подбором параметров ведения сорбционного процесса (время контакта, сопротивление слоя и т. д.). Преимущества использования зерненных активных углей – в возможности их многократного использования ввиду пригодности их к регенерации. 

Активные угли на основе древесины

Активные угли БАУ-А и ДАК – это уникальные активные угли, изготовленные из экологически чистого сырья (древесины березы) под воздействием водяного пара при температуре 800-950°С с последующим дроблением. Они представляют собой пористый материал, состоящий в основном из углерода. Имеет сильно развитую общую пористость, широкий диапазон пор и значительную величину удельной поглощающей поверхности.

Такие характеристики дают возможность эффективного использования БАУ-А для очистки жидких сред от широкого спектра примесей (от мелких, соизмеримых с молекулами йода, до молекул жиров, масел, нефтепродуктов, хлорорганических соединений и др.) при высоком ресурсе работы.

Активные угли на каменноугольной основе

Активные угли на каменноугольной основе в зависимости от условий получения характеризуются различными свойствами. Медленный темп нагрева на стадии карбонизации позволяет получать качественные газовые и рекуперационные угли, отличающиеся тонкопористой структурой и достаточно большим объемом микропор (0,3 - 0,35 см3/г) при высоких механических свойствах.

Газовые угли предназначены для улавливания относительно плохо сорбирующихся компонентов или паров, присутствующих в газах в небольших концентрациях. Кроме того, угли этого сорта могут быть применены для очистки вод от примесей веществ с небольшим размером молекул и в качестве основы для некоторых видов катализаторов для синтеза органических соединений.

Активные угли с широким распределением пор по размерам эффективны при проведении жидкофазных процессов, а также в качестве основы катализаторов – химпоглотителей для снаряжения средств защиты органов дыхания и очистки вентвыбросов (газов) от паров сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ).

Повышенные по сравнению с активными углями на древесной основе величины механических характеристик позволяют успешно эксплуатировать зерненные активные угли на каменноугольной основе в адсорберах различных габаритов со стационарным, движущимся или псевдосжиженным слоем адсорбента.

Для правильного выбора зерненных активных углей в качестве фильтрующей сорбирующей загрузки в колоннах и адсорберах помимо характеристики механической прочности важен показатель их адсорбционной активности на единицу объема слоя, выраженный в г/дм3.

Уголь активный АГ - 3 получают в виде гранул из каменноугольной пыли и связующих веществ методом обработки водяным паром при температуре 850 – 950° C. Благодаря развитой структуре как микро-, так и макропор, уголь активный АГ – 3 является универсальным для адсорбции различных органических соединений из жидких и газовых сред. Используется в качестве фильтрующе-сорбирующей загрузки в адсорберах и фильтрах. Высокая механическая прочность позволяет применять конструкции больших объемов, обеспечивая тем самым высокий ресурс работы. Уголь активный данной марки можно подвергать термической регенерации с восстановлением первоначальных свойств при минимальных потерях массы.

 

Печь для реактивации активированного угля

Рис. 3. Печь для реактивации активированного угля.

 

Но у этого материала есть свои недостатки – активированный уголь относительно дорог, в случае залпового выброса нефтепродуктов, жира или масла теряет свою сорбирующую способность (микропоры забиваются) и требует внеочередной замены.

Особенности каменноугольного сырья

Производство активированного угля из каменного угля имеет свои особенности, так как при активировании каменного угля следует учитывать сортность углей. Битуминозные угли с высоким содержанием смолы и летучих компонентов, спекаются при нагревании или вспучиваются, поэтому они требуют предварительной обработки. Антрацит, содержащий значительно меньше летучих соединений, можно сразу активировать в соответствующих условиях. Его сначала измельчают, затем тонкодисперсный порошок брикетируют со связующим, вновь подвергают измельчению, после рассева по фракциям подвергают карбонизации и активированию. Можно также активировать продукты различных стадий производства формованного кокса.

При производстве гранулированных углей на каменноугольной основе в качестве связующего может использоваться каменноугольная смола.

 

© 2014 Silcarbon.Ru

 

Позвонить

+7 911 736-63-88

---------------------- 

Для заказа активированного угля перейти

На Главную

----------------------  

Заказать обратный звонок

X
whatsapp

Разработано совместно с Ext-Joom.com