活性炭在环境污染控制中的应用-华南师范大学——精品课程建VIP免费

活性炭在环境污染控制中的应用曾丁才（华南师范大学化学与环境学院广州510631）摘要本文全面介绍了活性炭在环境保护工作各个方面的应用，包括大气污染控制诸如烟气脱硫脱硝、生活环境气体净化、溶剂回收等，以及水污染控制中的应用，并介绍了改性活性炭应用与环境污染控制的良好前景。关键词活性炭环境保护大气污染控制水处理活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂，主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域。目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域，在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。1．活性炭的结构和性质活性炭属无定型炭，由许多呈石墨型的层状结构的微晶不规则地集合而成，具有结晶缺陷。这些内部结构使活性炭在水处理中不仅具有吸附能力，还能起到催化作用。活性炭内部有无数微细孔隙纵横相通，其孔径为1×10-10～1×10-6μm，特别是1×10-10～1×10-9μm的微孔居多，使活性炭具有巨大的比表面积(可达1000m2/g)。这些物理特性也是活性炭具有强大吸附能力的原因之一。活性炭可以用木头、煤、椰壳、锯末等各种含碳的物质经一系列工艺过程制得。由不同原料制得的活性炭具有不同的硬度、粒径大小和比表面积。所以，不同型号活性炭有各自的应用领域。如由烟煤制成的活性炭具有从微孔到大孔的各种孔径，因此，对高分子有机物有较好的吸附能力;而用椰壳制成的活性炭比表面积很大，但大孔少，所以比较适用于低分子有机物的吸附。活性炭吸附能力的大小不仅与本身性质有关，还与被吸附物质的分子结构、溶解性和离子化程度等有关[1]。与硅胶、沸石等吸附剂相比，活性炭主要有以下特点：（1）活性炭是非极性吸附剂，能选择吸附非极性物质，对极性物质的吸附能力很小；（2）活性炭是疏水性的吸附剂，在有水或水蒸汽的存在的情况下仍能发挥作用；（3）活性炭孔径分布广，能够吸附分子大小不同的物质，但是选择性吸附较差，如果对活性炭表面进行氧化改性，可以增强对极性物质的吸附能力；（4）活性炭具有一定的催化能力；（5）活性炭的化学稳定性和热稳定性优于硅胶等其他吸附剂[2]。2．活性炭在大气污染控制中的应用2．1烟气脱硫脱硝我国是以煤为主要能源的国家，目前，SOx已成为我国空气最主要污染物之一。SOx的排放不仅对人体有害，还会引起酸雨。尤其是大气中SO2可以导致多种呼吸器官疾病和更多诱发心血管疾病，而且SO2在环境中形成的酸沉积会引起江河湖泊的酸化，对植物和农作物造成损害。此外，酸沉积能加速大气中的各种建筑物及金属物的腐蚀。同时，随着我国汽车工业迅速发展，NOX的污染业日益严重。因此，烟气的脱硫脱硝在大气污染控制中就显得尤为重要。在众多的烟气脱硫脱硝技术中，活性炭法不但经济可行，而且技术方法成熟，在国内外以有不少商业化运行的装置。活性炭脱硫脱硝技术是以德国、美国为中心，在20世纪50年代开始研究的。日本起始于60年代，但在70年代后才有快速发展。在此，就日本在这一技术开发上处于领先地位的电源开发株式会社的研究作一些介绍。处理工艺如图4所示。图中，脱硫塔：活性炭吸附排气中的SOx；脱硝塔：活性炭使NH3与NOx反应；分离塔：加热活性炭脱去SOx，再生活性炭。图4活性炭脱硫脱硝工艺流程从最新验证性实验(燃煤排烟SOx：800ppm，NOx：190ppm)得出中试结果及经济性评价如下：(1)没有发生装置故障和活性炭过热问题，具有可靠性、安全性；(2)脱硫率能达到97%以上，而脱销率能达到80%以上；(3)工业用水量只有湿法脱硫的1/60，排水量可减少1/10；(4)在现有的锅炉排放气体和环境条件下，对干式同时脱硫脱硝技术和目前所使用的技术(SCR+湿式脱硫系统)进行比较，结果两者的建设费干式同时脱硫脱硝技术稍低；但是活性炭的成本高，干式同时脱硫脱硝技术的运行费用比较高。如果今后环境指标更加严格，性能优越的干式同时脱硫脱硝技术是能够与现代技术竞争的。另外，这一技术对于用水困难的地区更具意义[3]。2．2生活...