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活性炭在环保领域的应用综述

作者:admin 发布时间:2022-05-13 14:49:54点击:70

在人类生活生产中,经常应用到活性炭,如今,随着先进科学技术的革新优化,活性炭在水和空气的环保处理中同样得到广阔的发展空间。活性炭主要成分为碳元素,内部结构具有较多孔隙,吸附能力强。且活性炭不溶于水或其他密度溶剂,优良的抗热、抗酸碱腐蚀能力,决定其势必在环境保护中作出突出贡献。

活性炭在环保领域的应用综述

活性炭微观结构图

1、活性炭的功能属性探究

活性炭属于多孔隙结构,内部空隙总量占比70%-80%,堆积密度较低,比表面积大,这决定了其具有优良的吸附性能。且活性炭内部碳原子为不饱和状态,易于吸引其他原子形成化合物,整体结构呈现一种不饱和原子力场,促使其他分子结构遭到破坏,能量降低,进而呈聚集状吸附到活性炭周围。又由于活性炭内部空隙较多,且这些空隙呈不均匀分布,进而形成孔隙壁,而1g活性炭的孔隙壁面积要比整体活性炭表面积多出500m2-1700m2,该种特性决定着活性炭的强吸附性能。

2、环境保护中活性炭的具体应用

2.1 在水处理中的应用

目前,应用活性炭开展水处理成为世界上诸多国家关注的焦点。相比发达国家在该方面投入的活性炭用量约占其总用量的40%,我国则稍显逊色,我国主要将活性炭用来出口,实际应用到水处理方面的用量则极少,约占总产量的1/10。早在1932年,美国芝加哥开始应用活性炭处理自来水,随着技术的优化,活性炭在水处理方面的应用愈加广泛,如工业用水、城市下水、工业废水方面。下面将作具体论述。

1)上水处理

对于生活生产用水,要求标准最高的当属饮用水和上水源水,规定这类水中的PH、大肠杆菌、微量有毒成分、臭味等必须符合相关标准限定。在自来水中应用活性炭,能够有效吸附水中多种杂质、臭味,且处理效果优于其它类型漂白粉和氯,水中的钙、镁元素会得到保留。

2)工业用水处理

工业用水类型多样,要求差异大,不同纯度的水适用于不同领域,如高纯度水,适用于化学工业、医药工业。而这些领域的工业水应用均离不开活性炭的支持。在工业用水中应用活性炭,可以有效吸附水中胶质、有机物、游离氯、致“热原”和少量CO2O2,这些气体的去除,有助于处于高压或临界状况发电锅炉的有效运转。

3)生活污水处理

现代城市的快速前行,提高了对生活污水的处理要求,为科学处理大众生活污水,将污水处理分为一级、二级和三级,而活性炭在生活污水的三级处理中的第三级得以广泛应用,高效处理过后的水体中,有机碳含量占总有机碳含量<5mg>高锰酸盐指数<10mg>,成功净化污水,削弱了水中有害物的伤害性。

4)工业废水处理

工业废水具有种类多样,内部物质混合繁杂的特征,这类水体多数为有毒有害作用。有关工业废水的处理,也被划分为二级和三级处理。活性炭经常被应用在三级处理中,该类水体经过净化吸附后,能够减轻其排放后对江海的污染,而且也可增大水资源利用率,部分废水甚至全部废水均可得到再次回用,降低水资源损耗。

2.2 空气污染中活性炭的作用所在

1)室内空气治理

人们在室内空间的活动时间最长,保持室内空气清新健康极为重要。关于室内空气的污染,主要来自于厨房炒菜是的油烟、装修时各装饰物、溶剂、黏胶释放的甲醛等有害气体、厕所下水道产生的异味等。上述气体中多含有COSO2NH3HSCO2,不利于人体健康。对此,可以将活性炭放在厨房的燃气灶部位,有效处理厨房中产生的有害气体。或者也可使用由活性炭制成的碳产品,将其放在室内各个角落,吸附室内有害气体,为人们提供良好的居住环境。

2)烟气脱硫治理

在空气污染中,硫化物的污染最为严重。这类污染多出现在燃煤、石油当中,空气中的含硫气体不断累积,增加酸雨的产生,硫酸雨下落到地下,会对土地、树木、建筑等造成不同程度的侵蚀,破坏自然环境与人居环境。对此,必须加强空气中硫化物的处理。

针对脱硫治理,使用活性炭能够更加有效的净化空气,大幅度降低空气中的硫含量。具体的处理方式是,先将O2SO2放在100℃环境下作高温加热处理,促使二者发生化学反应,形成SO3,在高温状态下SO3为水蒸气形态,随后使用活性炭对其展开强有力的吸附,接下来再采取氨水洗、水蒸气加热或水洗等方法,将硫集体收集,通过生产再次应用。该种处理方式既能够成功脱硫,又可以节省不必要的资源损耗,降低成本支出,确保脱硫处理的综合效益。

从上可以看出,活性炭在脱硫处理中的优良效果,值得在多领域实行广泛应用。而且即使大量使用活性炭,相比其他类型脱硫治理方式,该方式的成本费用更低,不会给处理单位产生较大的资金压力。凭借活性炭脱硫的高效性、无污染性、成本节约性,值得相关部门加大对其的研究,并拓展其应用渠道。

3)活性炭对汽车尾气污染的防治

随着人们生活品质的提升,汽车保有量逐年递增,而汽车尾气对环境造成的污染是极其严重的。其中,尾气中的碳氢化合物或燃油挥发是引发空气污染的最关键原因。上述气体在太阳光照射下会迅速挥发扩散,形成大量烟雾笼罩在城市之中,导致城市可见度变差,空气质量偏低,行人出行受到影响。而且烟雾中的甲苯、烯类、二异氰酸甲苯脂等物质,会对人体造成极为严重的损害,长期生活在这种空气环境中,会使人们的眼部、皮肤、气管产生疾病,威胁人类的健康。

针对汽车尾气带来的空气污染,可以利用活性炭进行整理。活性炭的强吸附能力可以有效去除汽车尾气中的碳氢化合物和有害微粒,从而净化城市空气,减轻对人体健康的威胁。相关部门需要加强活性炭在汽车尾气处理方面的研究,革新技术,优化活性炭性能,使其更高效的处理汽车尾气,保护城市的空气环境。

2.3 土壤污染中应用活性炭的优势所在

活性炭的高强度吸附能力,不仅适合应用在空气与水的污染治理中,同样适宜应用在土壤污染中。凭借强大的吸附性能,活性炭可以有效吸收土壤中的有毒物质,保护土壤原有机能。如针对重金属污染、农药残留,可以利用活性炭材料,吸附对土壤结构有损害的物质,从而提高土壤质量,保护自然环境。

2.4 医疗环境污染中活性炭的作用所在

医疗行业对于工作环境的要求极高,尤其是对于一些具有严重传染性的病人隔离区来说,医生必须做好防范工作,保证自身不被传染。在这之中,活性炭同样发挥较大作用。活性炭可以被制作成防毒面罩供医护人员使用,防止其遭受病菌的侵袭。而且活性炭还能吸附医疗环境中的有害气体与水体,确保医疗环境的安全。

活性炭的强吸附能力,促使其在诸多领域得到广泛应用。将活性炭应用在水体治理、空气治理及土壤、医疗环境的处理中,能够得到理想效果,进而改善人居环境,保障城市生产安全性,推动绿色环保型社会的大步向前,故而值得各领域人员的大力关注,加强该方面的研究。