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焦化廠專用脫色活性炭
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脫硫提鹽工藝是焦化廠變廢為寶的一項工藝，而脫硫提鹽工藝中很重要的一項便是母液脫色，經(jīng)過氧化的脫硫液會混有催化劑的顏色，要想后續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品純度和色澤比較好，就要使得脫硫液變得澄清，這個時候就是粉末活性炭發(fā)揮用途的地方了。脫硫提鹽工藝流程：脫硫廢液——氧化釜、催化劑、硫代硫酸根轉(zhuǎn)化為硫酸根，析出硫磺——氧化后物料——過濾器過濾含油微量其他鹽的硫磺——濾液——脫色釜、活性炭高溫——活性炭過濾——過濾器——濾液——濃縮釜，真空 高溫蒸發(fā)（得產(chǎn)品硫酸銨）——濃縮液——結(jié)晶釜、冷卻——結(jié)晶液——離心機——產(chǎn)品硫氰酸銨
1、活性炭的基本性質(zhì)
1.1孔結(jié)構(gòu)特性
活性炭材料的結(jié)構(gòu)比較特殊，從晶體學(xué)角度看，由石墨微晶和碳氫化合物組成，屬于非結(jié)晶性物質(zhì)。其固體部分之間的間隙形成了活性炭材料的孔隙，賦予活性炭材料的吸附性能。按照孔徑的大小可分為微孔（直徑<2nm）、中孔（直徑2~50nm）和大孔（直徑>50nm）。微孔具有很強的吸附作用，主要是其具有很大的比表面積；中孔，又叫中間孔，能用于添載觸媒及化學(xué)藥品脫臭；大孔通過微生物及菌類在其中繁殖，就可以使無機的碳材料發(fā)揮生物質(zhì)的功能。
1.2表面化學(xué)特性
活性炭的吸附性能不僅取決于其物理結(jié)構(gòu)，更取決于其表面化學(xué)性質(zhì)。表面化學(xué)特性一般與活性炭的原材料、表面官能團的種類與數(shù)量、表面雜原子、化合物的種類與狀態(tài)等因素有關(guān)，不同的表面官能團、雜原子、化合物會影響活性炭的表面酸堿性、親疏水性、催化性能、表面潤濕性、吸附選擇性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能團的表征手段時，指出活性炭材料表面可能存在下面幾種含氧官能團：羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、內(nèi)酯基、酚羥基。
2、粉狀活性炭的凈水原理
粉狀活性炭的吸附作用原理較為復(fù)雜，其吸附效果會受到多種作用力的影響，其中，分子之間的相互作用力是影響活性炭吸附能力的關(guān)鍵性因素。物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的分子之間還會出現(xiàn)相互吸附的關(guān)系，任何一個分子被吸附到活性炭內(nèi)部，都會導(dǎo)致其他分子被持續(xù)性地吸入到活性炭的孔隙之中，從而形成一種活性炭持續(xù)吸附物質(zhì)結(jié)構(gòu)的形態(tài)。由活性炭吸附雙速率擴散理論可知，活性炭的吸附作用包括迅速擴散過程和緩慢擴散過程兩個雙速過程階段。從迅速擴散過程來看，指的是水中的被吸收分子由活性炭顆粒內(nèi)沿向阻力較小的碳粒孔隙中運動的過程，由于活性炭具有較高的孔隙，因而擴散阻力相對較大，在溶質(zhì)分子向活性炭微孔中擴散時，由于孔隙相對狹小，因而阻力更加明顯，這就會降低擴散的速度。
粉狀活性炭是一種主要內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積大、吸附能力強的一類吸附劑，它的微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達，具有很強的吸附性能。活性炭是由許多石墨型層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則集合而成，由于活性炭顆粒結(jié)構(gòu)小，微孔結(jié)構(gòu)很多，因而具有很大的內(nèi)表面積，在對于色度“味”化學(xué)有機物等的吸附作用上，不僅吸收速度快，而且吸收容量大，效果好。在加上活性炭顆粒之間的碰撞作用，就更加有利于其吸附作用的發(fā)揮，促進了吸附容量的增加。
運用粉狀活性炭吸附作用處理水，能降低水體中的溶解性有機物含量，同時粉狀活性炭也能去除異味物質(zhì)，并且生產(chǎn)方便。
1，投加點的選擇
選擇投加點的原則是盡量能讓活性炭有充足的時間接觸工業(yè)水，盡可能的讓粉狀活性炭充分吸附溶質(zhì)分子。除此之外，還要考慮到投加點是否可以攪拌，較好的攪拌條件可以讓溶質(zhì)充分攪拌以利于粉狀活性炭的吸附效率加快，并使活性炭更充分的與工業(yè)水相接觸更大限度的吸附溶質(zhì)物質(zhì)。同時還要考慮到混凝劑與粉狀活性炭投加的距離，避免相互間的競爭吸附。不同的工業(yè)水質(zhì)決定了粉狀活性炭的投加點的不同。所以，應(yīng)結(jié)合水質(zhì)來合理選擇投加點。
在投加粉狀活性炭和混凝劑時，需要對兩者之間投加的距離進行適當(dāng)控制，防止兩者之間出現(xiàn)競爭性吸附。不同的粉狀活性炭投加點，其對于不同水質(zhì)所產(chǎn)生的吸附效果也存在較大差異。在確定粉狀活性炭的投加點時，需要對該點能否符合充分攪拌要求進行考慮，這樣一方面能夠提高活性炭的吸附效率，另一方面還有助于工業(yè)廢水與活性炭的較大限度接觸，從而提高溶質(zhì)物質(zhì)的吸附效果。
2，投加量的確定
需處理的工業(yè)水污染程度決定了粉狀活性炭的投加量，從日常的實踐中看出，投加量很難做到十分準確，當(dāng)然也不需要達到相當(dāng)準確的要求。通過實驗得出，投加量要達到較好的效果一般在達到30mg/L的含量，當(dāng)然投加量與污染物的去除率成正比，就是說投加量增加，污染物的去除率也增加。然而在確保污染物的去除率的基礎(chǔ)上也要兼顧經(jīng)濟性，所以可以通過攪拌實驗來確定投加量，從而確保投加量的經(jīng)濟合理性。
通過無數(shù)實驗，我們可以發(fā)現(xiàn)，在色度的去除功能上粉狀活性炭表現(xiàn)較好，色度低說明去除金屬離子和有機物的能力強。粉狀活性炭與混凝劑投加的時間差較大，因而相互不會造成較大的影響，粉末活性炭則可以將吸附能力充分發(fā)揮。在去除臭味的功能上粉狀活性炭也表現(xiàn)較好，在工業(yè)水處理方式上，也普遍采用粉狀活性炭去除陰離子洗滌劑。當(dāng)然粉狀活性炭也不可投加過量，水中活性炭的含量過高，對讓微小炭粒穿透濾池，對水濁度帶來影響，因此要嚴格控制濾速和濾池出水濁度。
3，選擇合適的凈水工藝
在用活性炭凈水時，需要選擇合適的活性炭投入時間和投入量，以保證達到較好的凈水效果。
①投放活性炭后，要對污水進行充分的攪拌，使活性炭和水能夠迅速接觸。
②要盡可能將活性炭和水的混合時間控制在合理范圍內(nèi)。既能使水完全凈化，又不會對其他凈水劑干擾。
③盡量選用表面積大、體積小的活性炭。這樣可以使同等重量的活性炭發(fā)揮較大的吸附功能；選取空隙豐富的木質(zhì)活性炭，以較大限度提高活性炭的吸附能力。
從脫硫生產(chǎn)裝置地下槽送來的脫硫廢液進入原料池，用泵送入壓力過濾器初步脫除懸浮硫、焦油等雜質(zhì)，獲得初步凈化的綠葉排入中間池后用泵加入脫色釜，加入活性炭后在常壓下攪拌加熱（95~100℃）進一步凈化，懸浮硫、焦油、對苯二酚在活性炭的作用下基本被脫除，脫色釜揮發(fā)出的水蒸氣和部分揮發(fā)性物質(zhì)被冷凝冷卻器捕集后排入清液池，得到凈化的脫硫液排入抽濾器分離出活性炭后進入貯液槽。
通過槽計量后加入蒸發(fā)釜，在真空負壓攪拌狀態(tài)下被蒸汽加熱至70~80℃，溶液被蒸發(fā)濃縮，送至硫代結(jié)晶釜內(nèi)結(jié)晶，經(jīng)離心分離，產(chǎn)品為硫代硫酸銨，分離后的溶液送入硫氫結(jié)晶釜內(nèi)，再次結(jié)晶分離，產(chǎn)品為硫氫酸銨，分離后的溶液送入硫氫結(jié)晶釜內(nèi)，再次結(jié)晶分離，產(chǎn)品為硫氰酸銨，分離后的溶液再次回到蒸發(fā)釜內(nèi)蒸發(fā)，往返循環(huán)，在蒸發(fā)脫色過程中形成的冷凝液送至脫硫工段的反應(yīng)槽。
而活性炭在焦化行業(yè)脫硫提鹽中的主要作用是將廢液經(jīng)活性炭脫色，去除廢液中大部分的有機物、催化劑等，將廢液從深綠色轉(zhuǎn)化為亮黃色，并不需要完全將脫硫提鹽工藝中的廢液完全脫掉顏色。