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(xiàng)工藝，而脫硫提鹽工藝中很重要的一項(xiàng)便是母液脫色，經(jīng)過氧化的脫硫液會(huì)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(gè)時(shí)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(jī)——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?xì)浠衔锝M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(qiáng)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(jī)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(tuán)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(tuán)、雜原子、化合物會(huì)影響活性炭的表面酸堿性、親疏水性、催化性能、表面潤(rùn)濕性、吸附選擇性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能團(tuán)的表征手段時(shí)，指出活性炭材料表面可能存在下面幾種含氧官能團(tuán)：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(huì)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(huì)出現(xiàn)相互吸附的關(guān)系，任何一個(gè)分子被吸附到活性炭?jī)?nèi)部，都會(huì)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(kuò)散理論可知，活性炭的吸附作用包括迅速擴(kuò)散過程和緩慢擴(kuò)散過程兩個(gè)雙速過程階段。從迅速擴(kuò)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?？紫吨羞\(yùn)動(dòng)的過程，由于活性炭具有較高的孔隙，因而擴(kuò)散阻力相對(duì)較大，在溶質(zhì)分子向活性炭微孔中擴(kuò)散時(shí)，由于孔隙相對(duì)狹小，因而阻力更加明顯，這就會(huì)降低擴(kuò)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(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)的一類吸附劑，它的微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有很強(qiáng)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(duì)于色度“味”化學(xué)有機(jī)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(jìn)了吸附容量的增加。
運(yùn)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(jī)物含量，同時(shí)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(diǎn)的選擇
選擇投加點(diǎn)的原則是盡量能讓活性炭有充足的時(shí)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(diǎn)是否可以攪拌，較好的攪拌條件可以讓溶質(zhì)充分?jǐn)嚢枰岳诜蹱罨钚蕴康奈叫始涌?，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(shí)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(jìng)爭(zhēng)吸附。不同的工業(yè)水質(zhì)決定了粉狀活性炭的投加點(diǎn)的不同。所以，應(yīng)結(jié)合水質(zhì)來合理選擇投加點(diǎn)。
在投加粉狀活性炭和混凝劑時(shí)，需要對(duì)兩者之間投加的距離進(jìn)行適當(dāng)控制，防止兩者之間出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性吸附。不同的粉狀活性炭投加點(diǎn)，其對(duì)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(diǎn)時(shí)，需要對(duì)該點(diǎn)能否符合充分?jǐn)嚢枰筮M(jìn)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(shí)踐中看出，投加量很難做到十分準(zhǔn)確，當(dāng)然也不需要達(dá)到相當(dāng)準(zhǔn)確的要求。通過實(shí)驗(yàn)得出，投加量要達(dá)到較好的效果一般在達(dá)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(jì)性，所以可以通過攪拌實(shí)驗(yàn)來確定投加量，從而確保投加量的經(jīng)濟(jì)合理性。
通過無數(shù)實(shí)驗(yàn)，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(jī)物的能力強(qiáng)。粉狀活性炭與混凝劑投加的時(shí)間差較大，因而相互不會(huì)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(duì)讓微小炭粒穿透濾池，對(duì)水濁度帶來影響，因此要嚴(yán)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?jī)羲畷r(shí)，需要選擇合適的活性炭投入時(shí)間和投入量，以保證達(dá)到較好的凈水效果。
①投放活性炭后，要對(duì)污水進(jìn)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(shí)間控制在合理范圍內(nèi)。既能使水完全凈化，又不會(huì)對(duì)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(jìn)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(jìn)一步凈化，懸浮硫、焦油、對(duì)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(jìn)入貯液槽。
通過槽計(jì)量后加入蒸發(fā)釜，在真空負(fù)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(jī)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。