活性氧化铝
分子筛
活性炭
硅胶
塔填料
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空气净化活性炭
空气净化活性炭
English name: Air Purification Activated Carbon
理化性能指标
尺寸 |
碘值 |
CTC |
强度 |
灰分1 |
灰分2 |
水分 |
(Mg/g)≥ |
(%)≥ |
(%)≥ |
(%)≤ |
(%) ≤ |
(%)≤ |
|
1.5mm 2mm, 3mm 4mm, 5mm 7mm, 9mm |
700 |
35 |
97 |
8 |
5 |
5 |
800 |
40 |
97 |
8 |
5 |
5 |
|
900 |
50 |
97 |
8 |
5 |
5 |
|
950 |
55 |
97 |
12 |
10 |
5 |
|
1000 |
60 |
97 |
12 |
10 |
5 |
|
1050 |
70 |
95 |
12 |
10 |
8 |
|
1080 |
80 |
94 |
12 |
10 |
8 |
|
1100 |
90 |
90 |
12 |
10 |
8 |
|
1100 |
100 |
90 |
10 |
12 |
10 |
|
4×10 8×16 8×30 10×24 |
900 |
50 |
95 |
8 |
5 |
5 |
950 |
55 |
95 |
8 |
5 |
5 |
|
1000 |
60 |
95 |
8 |
6 |
5 |
|
1030 |
60 |
95 |
12 |
6 |
5 |
|
1050 |
70 |
94 |
15 |
6 |
5 |
|
1080 |
80 |
90 |
16 |
8 |
5 |
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1100 |
90 |
90 |
17 |
8 |
5 |
|
注:规格可以根据客户要求生产 |
包装:25公斤/袋,500公斤/吨包
室内污染物
早在上世纪60年代中期室内空气污染就已出现,随着人们生活水平的提高,装修业日益兴起,室内空气污染问题也日趋严重。人类有90%的时间是在室内工作和生活的,其中60%左右的时间是在家里。据有关国际组织调查,全世界每年有280万人直接或间接死于装修污染,世界上30%的新建和重修的建筑物存在有害于健康的室内空气污染。因此,对室内空气的净化也变得越来越重要。活性炭作为一种优良的吸附剂,对室内气态污染物具有优秀的吸附性能。
中国颁布的《住宅设计规范》(GB50096-2011)规定污染物活度、浓度限值:
氡≤200(Bq/m3)
游离甲醛≤0.08(mg/m3)
苯≤0.09(mg/m3)
氨≤0.2(mg/m3)
TVOC ≤0.5(mg/m3)
室内主要污染物及其来源
污染物 |
来源 |
污染物 |
来源 |
悬浮微粒 |
燃烧、抽烟、人体 |
烟草烟雾 |
人的吸烟行为 |
石棉 |
保温材料 |
氡及其蜕变物 |
墙体和地基 |
甲醛 |
建筑材料、家具 |
挥发性有机物(vocs) |
油漆、清洁剂、建筑材料 |
一氧化碳 |
燃烧、吸烟 |
二氧化碳 |
燃烧、呼吸 |
微生物 |
家畜、人体 |
过敏物 |
动物、毛发、昆虫、花粉 |
臭氧 |
现代电子办公用品 |
氨气 |
防冻剂 |
苯系 |
来源于溶剂、聚酯纤维、胶带、粘合剂、墙纸、油漆、压板制成品、地毯 |
空气净化活性炭结构
空气净化活性炭结构比较复杂,由排列成六角形的碳原子平面层组成,这些平面不是完全沿共同的垂直轴排列,而是层与层有角位移,显得杂乱而无规律,这种结构叫“螺层状结构”。在活化过程中,基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序碳,产生了空隙,剩余的碳之间堆积相当疏松,但相互的联结却相当牢固。因此各微晶之间才有许多形状不同,大小不等又有一定强度的空隙,这些空隙按孔径大小一般分为大孔、中孔和微孔。活性炭90%的表面积都在微孔上,它的比表面积可达几百甚至上千m2/g,孔容也比较大,所以微孔是决定空气净化活性炭吸附性能的重要因素。
活性炭孔隙分类
分类 |
微孔 |
中孔 |
大孔 |
孔径nm |
<2.0 |
2.0~50 |
>50 |
影响活性炭吸附的因素
活性炭的吸附特性不仅取决于它的孔隙结构,而且取决于它的化学组成。
1)活性炭基本微晶在活化时,一部分被烧掉,受到不完整石墨层的干扰改变了碳骨架电子云的排列,出现了不完全饱和价或成对电子,直接影响着活性炭的吸附特性。
2)活性炭结构中的杂原子。活性炭中的杂原子有两种来源:一种是以化学结合的元素形成的,如氧和氢,这些元素一般来源于原材料,在炭化时不能完全分解遗留下来的。有的则是活化时,和活化剂进行化学反应结合在表面上的;另一种则是灰分,这些灰分主要来源于活性炭的原材料,也有少数是生产过程带入的。灰分使活性炭的微晶结构产生缺陷,氧被化学吸着于这些缺陷上,从而提高了活性炭对极性分子的吸附作用。灰分的存在对气体吸附(如二氧化硫、水蒸气、醋酸等)也有直接影响。
3)在活性炭中加入某些无机化合物(如AlCl3、NaON、CuO等)可使活性炭改性,吸附性能发生了某些明显的变化。对某些物质的吸附也可产生奇特的效果。
4)C-O表面化合物,例如C-O表面络合物、表面氧化物、表面氧化化合物和化学吸着氧。这些化合物分成两类:一类是在温度低于100℃时,气态氧和活性炭表面发生反应生成氧的络合物,经水合作用生成羟基和其他碱性基,这些碱性基可以起到离子交换作用;当加热到1000℃时,则生成气态氧化物,从活性炭表面脱除。另一类是在300~500℃下,氧与活性炭接触生成酸性氧化物,经水合作用可生成酸性表面化合物,也有离子交换能力。由表面氧结合的官能团主要有:羟基、羧基、酚基、内脂、醌。但只有一部分氧结合在这些官能团中,其余的则是以醚性链同碳表面结合。
5) 在活性炭中,还结合有N、Cl等其他元素,这些原子的结合对活性炭的吸附性能也有着明显的影响。
活性炭改性
研究表明,活性炭表面化学性质主要由其表面化学官能团、表面杂原子和表面化合物确定。其中,活性炭表面化学官能团又分为含氧官能团和含氮官能团。含氧官能团又可分为酸性含氧官能团和碱性含氧官能团,酸性含氧官能团包括羧基、酚羟基、正内酯基、环式过氧基、醌形羰基等。碱性含氧官能团包括类吡喃酮结构基团等。酸性氧化物使活性炭具有极性的性质,有利于吸附各种极性较强的化合物;碱性化合物易吸附极性较弱或非极性物质。一般认为,含氧官能团和含氮官能团主要是原料中炭化不完全的产物,或者是活化过程中活性炭与活化剂进行化学反应结合在表面上的。
普通活性炭表面具有非极性和疏水性,对室内气体的吸附多属于物理吸附,能够吸附几乎所有的气体。但是,仅有物理吸附时只有极其微小的吸附能力,实用价值很小。而且活性炭是疏水性物质,有时缺乏对亲水性物质的吸附能力,此外物理吸附稳定性很差,在温度压力等条件变化时容易脱附而造成二次污染。
室内污染物有的是极性,有的是非极性。甲醛(极性)、苯(非极性)、甲苯(弱极性)、对二甲苯(非极性)、邻二甲苯(极性)、间二甲苯(极性)、TVOC(总挥发性有机化合物);氨气(极性),氡气(非极性)。
表面化学改性主要改变活性炭的表面酸、碱性,引入或除去某些表面官能团,使其具有某种特殊的吸附或催化性能。对活性炭进行改性研究, 主要集中在氧化改性、还原改性及载杂原子和化合物改性等。由于室内空气混合物来源复杂,有的是极性的,有的是非极性的,这就需要对活性炭加以改性,使之能够吸附绝大部分气体污染物。
1)活性炭表面的氧化改性
活性炭在适当条件下经强氧化剂进行表面处理, 以提高酸性基团的含量, 可以增强对极性物质的
吸附能力, 从而达到吸附回收或废水治理的目的。氧化剂有HNO3, H2SO4, HCl, HClO, HF, H2O2, O3等。
2)活性炭表面的还原改性
活性炭表面在适当温度下通过用还原剂对表面官能团进行还原改性, 提高碱性基团的相对含量, 增强表面的非极性, 从而提高活性炭对非极性物质的吸附性能。还原改性的手段主要集中在H 和N等惰性气体对活性炭的高温处理,以及氨水浸渍处理。
3)活性炭表面的负载杂原子和化合物
通过液相沉积的方法在活性炭表面引入特定的杂原子和化合物, 利用这些物质与吸附质之间的结合作用, 增加活性炭的吸附性能。一般使用的有Cu(NO3)2, Na2CO3, FeSO4, KMnO4等。
活性炭吸附过程
活性炭的吸附特性取决于它的孔隙结构和其表面化学性质,而表面化学性质决定了活性炭的化学吸附。活性炭对气体吸附既有物理吸附又有化学吸附,一般情况下两者相互伴随同时发生。物理吸附单纯靠分子间的引力把吸附质吸附在吸附剂表面。物理吸附是可逆的,降低气相中吸收质分压力,提高吸附温度,吸附质会迅速解吸,而不改变其化学成分。化学吸附具有很高的选择性,一种吸附剂只对特定的物质有吸附作用。化学吸附是不可逆的,吸附后被吸附质已发生变化,改变了原来的特性。
物理吸附和化学吸附的区别
|
物理吸附 |
化学吸附 |
吸附温度 |
不能大大高于吸附质的沸点 |
与吸附质的沸点无关 |
吸附速度 |
不需要任何活化能,其速度非常高,其与速度无关 |
吸附速度受活化能的影响,在很宽的范围随温度变化 |
选择性 |
无选择性 |
有很强的选择性 |
吸附方式 |
多分子层吸附 |
单分子层吸附 |
空气净化活性炭应用
远影空气净化活性炭具有比表面积大、孔隙结构发达、吸附能力强、机械强度高、易再生等优点。能有效吸附空气中的甲醛、氨、氡、苯、二甲苯、香烟、油烟等有害气体及各种异味,尤其是致癌的芳香类物质。
广泛应用于二氧化碳气体、氢气、氮气、氯化氢、乙炔、乙烯、裂化气、惰性气体等的净化;原子设施的净化;防毒面具、滤毒器材的充填;脱降空气中污染物以及混合气体的分类提纯。