活性炭纤维过滤器（精选7篇）
活性炭纤维过滤器 篇1
摘要：活性炭纤维能有效去除有机污染物, 采用湿法成型技术制备的活性炭纤维滤饼具有三维网状结构, 有效网孔直径不受纤维直径的约束, 在一定区域内可连续、可调控, 空隙率可在30%95%任意选择, 并且制造成本低。通过对甲醇动态吸附作用的测试, 与滤材市场上常见的活性炭纤维毡和纤维网相比, 活性炭纤维滤饼显示出了更好的吸附效率和饱和吸附量。所以, 可以将这种滤饼应用到防毒面具、空气净化器、工业废气净化和汽车尾气等从个人防护到空间防护, 从工业生产到民用净化等各个领域。
关键词：活性炭纤维,湿法成型,甲醇,吸附性能
随着有机化工产品的广泛应用, 排入大气中的有机污染物也越来越多, 尤其是低沸点、易挥发的有机物 (Volatile Organic Compounds, VOCs) 越来越多。这些污染物主要来源于石油化工行业所排放的废气以及造纸、油漆、涂料、采矿和纺织等行业所排放的有机溶剂, 不仅污染环境, 还会危害人体健康。活性炭纤维 (ACF) 作为一种新型的功能性纤维, 对有机物有非常好的吸附作用。它是以有机纤维为前驱体, 经过高温碳化和活化制备而成, 与粉状活性炭和粒状活性炭相比, 其具有成型性好、耐酸碱、电导性和化学稳定性好等特点。ACF表面具有狭缝型纳米孔结构, 孔径一般在4 nm以下, 其孔径分布均匀, 比表面积达1 000 m2/g以上, 吸脱速率快, 为粒状活性炭的10~100倍。由于其具有超大比表面积、发达的孔结构、吸附脱附速度快和吸附容量大等优点, 被广泛应用于空气净化、废水处理、溶剂回收和贵金属回收等方面。目前, 市场上常见的活性炭纤维吸附材料主要包括活性炭纤维毡、纸和网等。但是, 现有的活性炭纤维制品大多存在机械强度低、密度小, 不利于工程化应用和吸附净化装置的小型化等问题, 因此, 研究开发高效率、高密度硬质活性炭纤维产品是势在必行的。本文介绍了一种采用湿法成型技术制备出大孔隙率、三维网状结构和机械强度比较高的活性炭纤维滤饼, 以对人体的神经系统和血液系统影响最大的甲醇为过滤对象。采取空气鼓泡法和稀释法, 以39~65 mg/m3蒸气的质量浓度 (停留30~60 min会产生生命危险) 为甲醇的初始质量浓度, 科学、有效地比较活性炭纤维毡、活性炭纤维网和活性炭纤维滤饼的吸附效率、饱和吸附量和总体吸附性能。
1 实验部分
先将直径为15~20µm的活性炭纤维剪切成长度为2~10 mm的短纤维分散到溶剂中, 加入一定比例的纤维滤饼固型剂, 将其搅拌成均匀的浆液放入湿法成型器中进行成型操作, 最后烘焙。通过对活性炭纤维、固型剂和溶剂的不同配比和烘焙工艺的控制, 可以制成不同孔隙率、孔径和强度的滤饼, 从而满足不同应用领域的需求。
利用自组装的动态吸附系统测试所制备的活性炭滤饼对甲醇的吸附性能。该系统将空气压缩机产生的一定流量的空气作为甲醇载体, 通过盛有分析纯甲醇的鼓泡容器产生饱和蒸汽压浓度的甲醇/空气混合气体, 并将其稀释到甲醇质量浓度为4.5% (导致生命危险的质量浓度上限) , 然后进入放有活性炭纤维滤层的管式吸附器。经过过滤的混合气体部分进入带有甲醇传感器的气体检测仪, 另一部分排放到了废气排放系统。该实验分别对活性炭纤维毡、活性炭纤维网和活性炭纤维滤层做了甲醇的吸附作用和吸附性能测试。
2 结果与讨论
不同成型技术制备出的活性炭纤维产品厚度不同, 纤维毡的厚度一般为3~4 mm, 纤维网>4 mm, 湿法成型的纤维滤饼为0.5~2.5 mm, 所以, 导致它们的孔隙率、纤维密度、滤材强度和吸附效率等性能存在差异。湿法成型技术制备的活性炭纤维滤层不受纤维直径的影响, 具有大空隙率, 并且可以同时裁剪和选择孔径。另外, 活性炭纤维滤饼三维孔状结构的有效孔径在很宽广的区域内可以连续调控。图1为不同成型技术制备的活性炭纤维产品。从图1中可以看出, 湿法成型技术制备的纤维滤饼活性炭纤维分散均匀, 无纤维成束现象, 活性微孔可以充分暴露于被测气体, 而且在保证滤饼透气性良好 (足够的孔隙率) 的前提下, 有效地提高了单位体积滤材的过滤效率, 在快速吸附的情况下增加了吸附量。表1为湿法成型技术制备的活性炭纤维滤饼与活性炭纤维毡和纤维网对甲醇吸附作用的性能比较。从表1中可以看出, 在相同过滤面积下, 活性炭纤维滤饼最薄, 单位体积纤维质量最低。当所测试纤维滤饼的吸附时间为530 s、饱和吸附量为112 mg/g时, 相对应的纤维毡和纤维网由于单位体积纤维质量高、吸附时间较长, 其饱和吸附量仅为88 mg/g和70 mg/g。这些数据说明, 纤维滤饼具有独特的三维网状结构, 能够使纤维径向全方位均匀分布, 不存在纤维成束现象, 纤维与纤维仅存在点与点的接触, 使纤维微孔完全暴露于甲醇/空气混合物中, 提供了更多的活性吸附点, 达到了更高的饱和吸附量。同时, 较大的孔隙率使整个多孔材料床层具有更小的流动阻力和高渗透性, 进而提高了吸附效率。
3 结论
采用湿法成型技术制备的活性炭纤维滤饼, 其孔隙率大、机械强度高, 具有独特的三维孔状结构, 所以, 对甲醇有比较强的吸附效率和吸附量, 其吸附性能优于市场上常见的活性炭纤维材料, 可将其应用于空气净化、废气治理等领域。
参考文献
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己二酸装置活性炭过滤器结构改造 篇2
公司尼龙厂己二酸装置于2004年10月完成年产14万吨扩产改造, 其中活性炭过滤器是精酸脱除活性碳等杂质的设备, 输送介质为己二酸溶液、活性炭等, 正压操作。过滤器在装置运行初期, 频繁出现漏料、跑炭、过料不畅等问题。日常定时监测中, 当发现系统含有活性炭等杂质存在时, 往往后段工序的成品料已大量包装完毕, 即使缩短监测周期, 系统中还会存有一定杂质, 影响成品料质量。不得不将大量不合格的包装成品料, 重新返回到系统前段工序, 既影响装置平稳操作和能源消耗, 又加大了操作人员的劳动强度。
二、活性炭过滤器
1. 活性炭过滤器简介
己二酸装置活性炭过滤器用于过滤消除系统中的活性炭 (活性炭用于己二酸去色) 等杂质, 装置采用2台立式过滤器并联操作, 此过滤器又称烛型过滤器。过滤器筒体分为上下两部分, 用法兰连接, 在两片法兰间夹持一管板, 管板上均匀安装过滤管 (即滤烛) , 过滤管是1根开有若干小孔的不锈钢管, 外包滤布套构成。
活性炭过滤器规格Φ900 mm×3100 mm, 其中上筒体Φ900 mm×910 mm, 下筒体Φ900 mm×2190 mm, 中间管板均部安装38根过滤管, 过滤管Φ60.5 mm×1500mm, 过滤管上均部直径6 mm的滤孔, 在过滤管外部衬尼龙滤布套。过滤管与管板之间靠O形圈密封, 通过滤管顶部的锁紧机构锁紧。过滤管与管板简图见图1。
2. 活性炭过滤器的操作
操作时将系统中混有活性炭的己二酸溶液从过滤器底部由泵压入, 经过滤后的溶液从上部溢出, 运行一定时期后进行切换清洗, 处于备用状态, 这时另一台开始过滤应用。备用状态的过滤器开始从顶部加入一定压力的水进行反向清洗, 使积存在滤布上以及下筒体中的活性炭等杂质从底部排出, 放空口平时处于关闭状态, 在过滤器进料初始阶段开启, 用于排出过滤器内部的空气。1台过滤器滤套的使用周期为20~25 d, 达到使用寿命后进行更换。
3. 活性炭过滤器操作参数
工作压力0.9 MPa, 工作温度90℃, 物料为己二酸溶液、活性炭等, 容积1.48 m3。
三、活性炭过滤器存在的问题
1. 下部体积过大
活性炭过滤器下部筒体体积过大, 过滤器在反洗时将下筒体存留的活性炭和己二酸等物料一起冲洗排放出去, 损失物料过多, 影响装置单耗。
2. O形圈密封不严
过滤管顶部与管板配合处采用O形圈密封, 密封接触面积小;过滤管底部无格栅等固定装置, 过滤器运行时由于底部物料的冲击易造成过滤管振动, 进而导致过滤管顶部的锁紧机构产生松动, 造成漏料等现象发生。
3. 滤布套质量差
尼龙滤布套质量不符合要求, 长时间运行存在老化、漏料、过料不畅等现象。
四、改造说明
1. 过滤器筒体改造
由于制作新的过滤器供货周期过长, 无法快速满足装置生产需求, 基于此点, 利用装置现运行的过滤器进行优化改造。为解决反清洗时过滤器内物料过多的问题, 采取将过滤器体积减小的措施, 将过滤器下筒体直筒段缩短500 mm, 原有管口尺寸、方位及功能不变, 由Φ900 mm×2190 mm改为Φ900 mm×1690 mm。
改造后的过滤器下筒体体积减少为0.32 m3, 即每次清洗时减少己二酸物料损失0.32 m3。改造后的过滤器见图2。
2. 过滤管改造
由于改造后的过滤器下筒体长度减小 (Φ900 mm×1690 mm) , 而原有过滤管的长度过大 (Φ60.5 mm×1500mm) , 无法安装在过滤器下筒体中, 并且原有过滤管易产生振动导致锁紧机构失效而造成漏料, 因此需对过滤管及锁紧机构重新设计。
过滤管开孔面积计算。改造后的过滤管总过滤面积应不低于原有过滤管的过滤面积, 才能保证过滤器的使用效果。经综合考虑, 将过滤管由Φ60.5 mm×1500mm改为Φ19 mm×1000 mm, 过滤孔直径6 mm改为3 mm, 根数由38根增加至215根, 开孔率保持不变。原过滤管总开孔面积为5.1 m2, 改造后过滤管总开孔面积为5.6 m2, 过滤管开孔率仍保持44%。改造后, 过滤器的过滤效果能够得到保障。
3. 过滤管与管板密封改造
原过滤管顶部与管板之间采用O形圈密封, 密封效果不好, 因此将O形圈改为大胶圈密封, 加大其接触面积。过滤管顶部用锁紧垫片和螺钉紧固, 为减少过滤管振动, 在过滤管底部加设格栅, 将每一根过滤管都固定在格栅上, 保持整体状态, 避免振动。改造后的过滤管与管板配合简图见图3。
4. 尼龙滤布套改造
原过滤套质量不符合要求, 长时间运行存在老化、漏料、过料不畅等现象。因此与尼龙滤布套供货厂家配合共同研发高标准滤套, 使其能够满足长时间过滤要求。多次实验后确定数据见表1。通过与尼龙滤套供货厂家配合, 多次实验研发制作的新过滤套能够满足过滤器25 d运行条件, 杜绝了老化、漏料、过料不畅等现象。
五、运行说明
改造于2004年12月底实施, 过滤器改造后运行良好, 通过2005年全年在线跟踪监测, 能够达到25 d的运行周期, 未发生过漏料、跑炭、过料不畅等问题。
通过将原有过滤器下筒体尺寸减小, 过滤管密封形式更改以及高标准尼龙滤套的研制, 解决了原有过滤器发生的漏料、跑炭、过料不畅等诸多问题, 能够满足己二酸装置连续操作, 避免了不必要的能源消耗, 降低了操作人员的劳动强度。高标准的尼龙滤套, 国内其他己二酸装置可借鉴应用。
摘要：己二酸装置活性炭过滤器的结构。对活性炭过滤器产生的漏料、跑炭问题进行分析, 通过将过滤器体积减小, 重新设计过滤管及锁紧机构, 将O形圈改为大胶圈密封, 研发高标准滤套等措施, 保证设备可靠运行。
浅谈高效纤维过滤器的技术改造 篇3
关键词：高效过滤器,悬浮物,活性炭纤维
1 概述
随着科学技术的不断发展, 水处理过滤技术也有了较大的突破, 特别是在20世纪70年代初, 滤料由石英砂、无烟煤、颗粒活性碳等发展到目前应用领域最广的活性碳纤维滤料。活性碳纤维滤料以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥清纤维等为原料, 经炭化和活化而制得, 与粒状粉状活性碳相比, 活性碳纤维具有特有的微孔结构, 更高的外表面积和比表面积以及多种官能团, 细孔直径也很小, 通过物理吸附, 化学吸附以及物理化学吸附等方式在水处理领域得到广泛应用。
大庆石化公司水气厂脱盐水装置原预处理采用是颗粒状活性碳过滤, 由于原水悬浮物含量较大, 经活性碳滤床处理后水中仍残留一部分悬浮物, 这样就大大的限制了后序工艺处理的产水量, 增加水处理的单耗, 同时也影响脱盐水水质, 为了解决这一“瓶颈”因素, 1997年在活性碳滤床前, 安装了4台D3米LLY型高效纤维过滤器, 由于活性炭纤维具有较高的吸附性, 这样源水经活性炭纤维过滤后, 生水中的悬浮物含量降低, 大大的改善了生水水质。经高效过滤器处理后水质浊度由原来2~5mg/L降到1.0mg/L以下, 有效的减轻了后续工艺处理负荷, 初期运行效果不错, 但由于长期的运行而得不到正常的维护, 从2001年发现, 高效过滤出水水质较差, 设备运行压差较高, 严重影响着制水周期, 危协着安全生产, 在今年的一月份, 我们对高效过滤器进行了科学的分析和论证, 决定对1#、4#高效过滤器进行技术改造, 以挖掘其内在的潜能。
2 高效过滤的运行中存在的问题
过滤的处理效果的好坏, 关键是要求布水布气的均匀性、滤料吸附性、水中有无污染物和反洗效果。
2.1 高效过滤器有腐蚀现象
高效过滤器内部部件大部分采用的是普通碳钢材质, 没有经过一定的表面防腐处理, 这样长时间的运行会发生一定的腐蚀。在打开过滤器时, 发现筒壁沉积大量的铁锈和污泥。
2.2 布气不均
由于布气管也采用碳钢材质, 气孔又是采用钻头打孔结构, 没有一定的保护措施, 易发生腐蚀, 随着腐蚀层体积增大, 使原来的气孔缩小, 甚至发生堵塞, 这样在反洗时没有足够的风量, 造成反洗效果差, 降低了高效过滤器除浊效果。
2.3 污染滤料严重
由于设备长期处于浸泡状态, 水中的铁锈及一部分有机物, 都在纤维中积累, 这也是纤维受到污染的原因之一, 最终导致过滤精度差, 出水水质不合格。
2.4 设备自1997年投用至今, 一直没有更换内部部件, 内部部件已经严重老化, 部分胶囊已经损坏, 保证不了过滤精度。
2.5 原结构存在问题
固定孔板选材较薄, 强度不够, 当过滤时压差偏大, 孔板不能水受压力, 产生孔板变形。
3 高效过滤器技术改造措施
为了保证过滤器的高效运行, 我们对上述存在的问题进行仔细认真分析, 决定采用以下技术改造措施。
3.1 拆除过滤器内部所有纤维束, 把部分损坏或混乱纤维束换成新纤维。
拆除纤维下面的全部料坠, 并进行更换损坏料坠和挂钩。以恢复活性纤维束的正常运行状态。
3.2 为防止罐壁产生腐蚀, 需要对罐体做内防腐, 首先必须对罐壁进行打磨, 然后采用防腐技术, 防止污染活性纤维束。
3.3 更换新型布气管。新型布气管材质采用1Cr18Ni9Ti, 这样
既不会在发生腐蚀, 也不会堵塞气孔, 保证布气水均匀, 提高纤维的清洗效果。
3.4 原充水系统发生腐蚀, 不能适应生产需要, 所以更换充水管线和总承;
部分胶囊已经严重老化, 不能适应生产, 为保证生产的正常运行, 所以必须更换损坏胶囊。
3.5 更换已变形的孔板。为了提高孔板的机械强度, 此次孔板厚度增加为20mm。这样可解决压差过大时产生的孔板变形。
4 结论
改造工程于6月中旬开始到7月下旬结束, 由于此次技术改造措施科学合理, 经过严密的组织施工和严格的质量监督, 改造后达到开车一次成功, 为了验证技术的可行性, 于2003年7月15日对2#、3#高效过滤器的运行情况进行了标定, 要求过滤水量200t/h, 制水周期大于48小时, 滤口出水浊度小于2NTU, 标定数据见表1。
活性炭纤维过滤器 篇4
关键词：活性炭,吸附,水处理
随着工业生产的扩大和工艺技术的复杂化, 大量污水无组织排放以及污水处理设施的非有效运行使我国水环境总体恶化、水环境污染事件时有发生, 已严重影响到事发区域人群的身体健康和生活水平, 对我国生态文明的建设提出了严重挑战。
目前国内外均对改性活性炭在污染治理方面的应用有一些研究, 主要方法是采用物理、化学方式对活性炭进行处理, 但工艺和技术均不能满足国际市场对新发现污染物的处理要求, 经过山西中绿环保集团有限公司和美国研究机构的国际合作, 以活性炭为载体, 采用物理、化学方法对活性炭进行改性处理, 在活性炭中植入不同的大分子集团, 开发能吸附二恶烷、过氯酸盐、六价铬及杀虫剂、制药生产中降解物等新型活性炭。通过初步试验应用, 证明通过给用户原有污水处理设施中增加活性炭吸附系统, 可以有效地减少废水中污染因子含量。本技术的特点包括运行费用低、占地面积小, 且系统运行稳定等优势, 使该技术在废水深度处理中有实际应用价值和竞争优势[1]。
1 活性炭过滤吸附技术原理及工艺流程
1.1 技术原理和材料选择
在处理工业废水中, 活性炭在一级、二级、三级处理工序中均可使用, 但为了经济节约, 多数选择在末级处理工序使用。对于污染成分复杂的工业废水, 通常需要将几种处理工艺组合起来进行处理, 活性炭往往在组合工艺最后的深度处理中应用。另外, 活性炭还可以与不同的材料联合应用, 组成新的工艺技术, 以取得更好的处理效果。
活性炭是过滤吸附技术的重要组成部分, 其性质及性能直接关系到过滤吸附工艺运行效果的好坏, 本研究主要选择了自制的1号圆柱状的活性炭材料作为主要吸附材料。这种圆柱状的活性炭过滤吸附料是以煤为主要原料烧制而成, 具有良好吸附性能, 它化学性质稳定、能够再生、机械强度高、可重复利用。同时, 又克服了传统活性炭价格高、机械强度低、易粉碎等缺点, 使其成为高性价比的过滤吸附材料。经过测定并与优质炭性能比较, 1号圆柱状的活性炭指标见表1。
1.2 工艺流程
经过初级处理的废水经过格栅、生化物化系统后, 出水被送至以活性炭为过滤吸附料的过滤吸附系统, 当废水流过过滤吸附系统时, 废水中的残留有机物、残留悬浮物等通过活性炭的过滤、吸附实现污染物与水体的分离, 使污水转化为可达标排放的清水[2]。其中, 过滤吸附系统可以根据用户排放的废水污染物浓度的不同, 设置多个处理级数选择不同特性的吸附材料, 但最多不超过三级, 否则会带来活性炭再生成本的急剧增加。如果三级还不能达到要求, 建议采用其他方法进行深度处理[3]。
2 活性炭过滤吸附技术主要特点
2.1 生产成本低
以煤为原料即可以生产出低成本、高性能的活性炭。由于在山西地区煤藏丰富, 品种繁多, 足以满足以煤为基础的低成本活性炭的生产。而达到吸附饱和的活性炭又可以通过高温再生重复利用。经过试验, 普通污水环境下的活性炭再生次数可以达到5次, 超过5次再生的活性炭性能会大幅下降, 再生成本会大幅上升[4]。
2.2 处理费用低
相对于其他深度处理技术来说, 活性炭过滤吸附技术约为用户节约废水处理电力消耗量65%, 如果按每天处理0.5万t废水, 每吨废水处理降低0.3 k W·h电能消耗计算, 仅废水处理每天即可为用户节省电力1 500 k W·h, 每年可为用户节省电力50多万k W·h[5]。具体处理费用见表2。
2.3 占地面积小
以采用活性炭过滤吸附技术处理规模为0.5万t/d的化工废水工程为例, 末级处理水COD为150 mg/L, 活性炭吸附后出水COD为45 mg/L、浊度≤3 FTU, 处理设施的占地面积1 300 m2, 相对较小。
2.4 维护简单
活性炭过滤吸附技术针对制药废水、城市污水、造纸中段废水等多个行业污水、废水进行了试验应用。经过检测, 均达国家新颁布的行业污染物排放标准[6]。
活性炭过滤吸附系统运行对水量、水质波动的适应能力强, 并且受水温、气候、温度变化的影响比较小, 管理人员日常工作主要为水质分析仪运行观察和设备维护等, 只有经过较长的时间段才需要做活性炭更换、再生活化。水质监测由于使用了自动分析仪技术, 无需经常监测, 只要注意定期对系统标定一次就可以了, 且活性炭更换、再生活化可以实现机械化, 工作强度大大降低[7]。
3 活性炭可再生使用
活性炭再生工艺主要采用高温再生, 具体包括干燥、高温碳化、活化3个阶段。其中高温碳化的机制为, 在惰性气体环境下加热到900℃, 使活性炭吸附的有机物沸腾, 气化脱附或者分解;而活化机制需要高压注入二氧化碳等气体对活性炭的微孔进行清理, 实现回收利用的目的[8,9]。
4 结束语
为了进一步优化水资源环境, 对污水排放进行更为严格的排放标准管控势在必行。在部分现有污水处理设施无法完全满足废水排放要求的背景下, 为实现达标排放, 利用活性炭过滤吸附技术进行废水处理的应用研究非常有意义。本项目的研究表明, 活性炭过滤吸附技术可以作为废水处理的末级工序, 取得良好的净化效果和较好的经济效益。
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活性炭纤维过滤器 篇5
高效纤维过滤器是一种结构先进、性能优良的压力式过滤器, 采用新型束状软填料 (纤维) 作为滤元, 滤料直径可小至几十微米甚至几微米, 比表面积大, 实现了理想的深层过滤效应, 成功解决了石英砂等粒状滤料过滤精度受滤料粒径限制等问题。可有效地去除水中的悬浮物, 并对水中的有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用。具有过滤速度快、精度高、截污容量大、过滤阻力小、操作方便、运行可靠等优点。
公司反渗透预处理采用高效纤维过滤+细砂过滤的方式, 现有3台LLY-Φ1500的高效纤维过滤器, 但由于水质硬度碱度高, 纤维比表面积大, 运行中出现纤维滤料板结影响过滤效果的现象。
二、解决方案
1. 精准管理卡
精准管理卡是以量化管理为基础, 通过对工作活动进行量化、细化、可操作化, 达到非熟练工亦能根据管理卡进行精细操作, 是指导员工进行各项作业活动的一项有效工具。“精”主要指简化、易操作, 让目标和结果之间更明晰, 提高效率和质量;“准”就是要量化、细化、可操作化。精准管理卡是使作业行为从经验型向规范化迈进的最有效工具之一, 从明确→正确→准确→精确进行PDCA循环, 不断优化。
2. 参数
纤维长度1300 mm。滤速30 m/h。截污容量5~10 kg/m3。过滤压头损失, 过滤失效时入、出口压差0.1~0.2 MPa。滤前水悬浮物 (浊度) ≤20 (50) NTU, 滤后水悬浮物≤1.0 (5) NTU。清洗空气压力<0.05 MPa, 强度约60 L/m2·s。反洗强度, 上向洗3~5 L/m2·s, 下向洗6~10 L/m2·s。
3. 解决纤维板结问题
(1) 高效纤维板结的原因分析。通过检查发现设备内滤料已板结, 滤料粘到一起, 形成例如“钟乳石”一样硬块;同时设备内壁挂有一层均匀的灰色硬模, 纤维已失去舒展作用, 运行时水通过穿透层。一般滤料板结原因有:生物粘泥胶结;二氧化硅胶体沉积胶结;氧化铁或氢氧化铁沉淀沉积胶结;碳酸盐沉积胶结;有机物和无机物沉淀结合引起的胶结。
过滤器进水为矿井水经过混凝澄清过滤后的出水, 水质总硬度18 mmol/L (1/2Ca2+) , 属高硬水。分别取设备内滤料板结物和设备内壁沉积物放在装有5%的盐酸溶液中, 反应剧烈并产生大量气泡, 反应结束后固体块基本消失, 溶液中留有微量的煤粉样物质, 说明板结物主要是由碳酸盐组成。确定纤维板结主要原因是由于原水的碳酸盐硬度高, 加之纤维滤料的比表面积大, 在混凝澄清过滤中由于曝气二氧化碳溢出p H值升高, 无法做到对纤维反洗彻底等原因, 在纤维表面形成细小结晶核, 析出的碳酸盐颗粒沉积在滤料表面并不断积累使滤料板结。
(2) 解决方案。解决板结问题需从解决水质入手, 加石灰进行软化是一种方法, 但经济性差, 影响现场环境, 石灰纯度低经常堵塞设备, 且占地面积大, 不适宜采用。从影响板结的因素出发, 制作精准管理卡, 不需另加投资, 就可解决问题。
三、防板结精准管理卡
1. 关键行动价值链 (图1)
2. 精准管理卡
精准管理卡样式, 分别见表1~表4。
四、效果及效益
采用精准管理卡对高效纤维过滤器进行管理后, 出水水质明显提高, 见表5。出水水质SDI优于反渗透进水要求 (SDI<4, 最大<5) , 浊度<1NTU, 保证了反渗透的安全经济连续运行。
纤维使用寿命大幅增加, 纤维板结后体外处理难度大、成本高, 无再利用价值, 通过进行精准管理可使其寿命提高2~3倍, 达到理论寿命10年。降低因纤维板结造成的维护工作量增加。
采用精准管理卡对高效纤维过滤器进行防板结处理, 加强各环节控制, 可以完全避免纤维板结, 还可以提高出水水质, 效果显著。对采用高效纤维过滤器处理高碱、高硬和高浊水的系统可提供借鉴作用。
摘要：高效纤维过滤器以束状填料替代粒状填料, 解决了过滤精度、截污容量的问题, 但由于其截污容量大、比表面积大, 对高碱、高硬与高浊水, 容易造成纤维滤料板结。制定精准管理卡, 加强酸洗、碱洗、杀菌灭藻管理卡, 对纤维滤料进行保养与维护, 是防止纤维板结的有效方法。
活性炭纤维过滤器 篇6
关键词：高效,纤维过滤器,给水,应用
高效纤维过滤器是以高效纤维滤料为技术核心的系列专用过滤器。高效纤维滤料是一种新型的过滤材料, 它既有纤维滤料过滤精度高和截污量大的优点, 又具有颗粒滤料反冲洗洗净度高和耗水量少的优点, 由该滤料形成的滤床空隙率分布接近理想滤料的结构。在该滤床的横断面 (水平) 上空隙率分布均匀, 确保了过滤时水流通道大小一致性, 其直接效果是截污量均匀, 水流短路现象得以避免。在该滤床的纵断面 (垂直) 空隙率分布由上至下逐渐减少, 空隙率沿滤床纵断面呈上大下小的梯度分布, 该结构十分有利于水中固体悬浮物的有效分离, 即滤床上部脱附的颗粒很容易在下部窄通道的滤床中被捕获而截留。正因为高效纤维滤料形成的滤床所具有的独特性, 因此高效纤维过滤器得以实现高速和高精度的过滤。
过滤时, 比重较大的滤核对纤维丝束起到压密作用, 同时由于滤核尺寸较小, 对过滤断面空隙分布均匀性影响不大, 从而提高了滤床的截污能力。反冲洗时, 由于滤核和纤维丝束的比重差, 纤维随反冲洗水流而散开并摆动, 产生较强的甩曳力, 滤料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力, 滤料的不规则形状使滤料在反冲洗水流作用下产生旋转, 强化了反冲时滤料受到的作用力, 上述几种力的共同作用使附着在纤维表面的固体颗粒很容易脱落, 从而提高了滤料的洗净度。
一、高效纤维过滤器特点
(1) 过滤精度高:对水中悬浮物的去除率可达95%以上, 对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用;
(2) 过滤速度快:一般为40m/h, 最高可达60m/h, 是普通砂滤器的3倍以上;
(3) 纳污量大:一般为15-35kg/m3, 是普通砂滤器的4倍以上;
反洗耗水率低:反冲洗耗水量小于周期滤水量的1-2%, 反洗一次耗水量30-40m3/h。
(4) 加药量低, 运行费用低:由于滤床结构及滤料自身的特点, 絮凝剂投加量是常规技术的1/2-1/3, 周期产水量的提高, 吨水运行费用也随之减少;
(5) 占地面积小:制取相同的水量, 占地面积为普通砂滤器的1/3以下。
(6) 抗负荷冲击能力强:能经受短时间内高浊度水的冲击, 而仍然保证出水水质。
二、高效纤维过滤器工艺流程说明
本工程2台高效纤维过滤器, 一开一备。小平水库水、平塘水和自来水混合后的原水加次氯酸钠杀菌后经管道泵加压, 同时加入根据不同时段经过调配的聚合氯化铝PAC, 经管道混合器混合后通过高效纤维过滤, 过滤后的合格水流到清水池, 从而达到后续各生产段用水水质要求。
高效纤维过滤器反洗废水量为每个周期30m3/h~40m3/h, 该废水只含有泥沙及微量PAC, PH值为中性。反洗废水通过管路收集至沉淀池经沉淀后的清水回流至高效纤维过滤器。沉淀后的泥沙达到一定量后, 排空沉淀池, 人工清除。
1.过滤操作:
(1) 初滤
工艺说明:全开阀V1和阀V2, 这样系统处于初滤状态, 过滤水经排污管流回沉淀池。
运行约5分钟 (视水质情况而定) 后, 停止初滤, 关闭阀V2 (同时立即开启阀V3) 。
(2) 过滤
工艺说明:打开阀V3, 系统处于过滤状态。
运行一个周期后, 停止过滤, 关闭阀V1、阀V3, 结束过滤。
2.反冲洗操作
(1) 水冲
工艺说明:打开阀V4和阀V6, 进行水冲, 松动滤料层。
运行2分钟左右, 关闭阀V4停止水冲。
(2) 气冲
工艺说明:全开阀V5, 启动风机进行气冲。
运行6分钟左右, 接着进行气水冲。
(3) 气水冲
工艺说明:继续保持气冲状态, 开启阀V4进行水冲。
运行3分钟左右, 关闭风机, 关闭阀V5, 停止气冲。
(4) 水冲
工艺说明:继续保持水冲状态。
运行3分钟左右, 关闭阀V4和阀V6, 结束反冲洗流程。
总结
为了公司的发展创新, 我公司始终以“技术先进、经济合理、运行可靠、节能减排、科学环保”为原则, 高效纤维过滤器在给水预处理生产中的实践应用, 不仅为我公司节约了宝贵的淡水资源, 降低了生产成本, 创造了利润, 同时还造福了人类。
参考文献
[1]锅炉水处理手册[M].北京中国石化出版社, 2001.6:170-174宋业林.
[2]GB/T 50109-2006《工业用水软化除盐设计规范》.
[3]《工业水处理》1997年第02期徐光平.
活性炭纤维吸附甲烷的研究 篇7
活性炭纤维 (Actived Carbon Fiber, ACF) 是20世纪60年代在活性炭工业和炭纤维基础上发展起来的一种新型高吸附材料, 是继粉状、粒状活性炭之后的第三代活性炭产品, 在空气净化、气体选择性吸附及催化方面的应用非常广泛, 因此对微孔活性炭纤维的相关研究工作具有十分深远的意义。
1.1 活性炭纤维孔隙结构
ACF是一种具有丰富微孔结构的非极性吸附剂, 其孔径一般集中在2.0nm以下, 含有少量过渡孔, 很少或基本不含大孔, 其优越的脱吸附性能与其丰富的微孔结构密切相关。且由于表面碳原子的不饱和性, 它能以化学形式结合碳以外的原子及原子基团, 从而构成了独特的表面化学结构。
活性炭纤维的微孔结构及比表面积与其制备过程中的炭化活化条件密切相关, 依据不同的预期效果采用适当的活化方法, 活性炭纤维一般采用物理活化法 (水蒸气、二氧化碳) 或化学活化法 (KOH、ZnCl2) 。
1.2 活性炭纤维的吸附机理
ACF吸附一般认为是物理吸附过程, 吸附速度迅速。物理吸附与化学吸附存在着本质的区别, 化学吸附一般发生在类似于边缘碳这样的活性位上, 吸附剂表面与吸附质之间是由化学结合力作用引起的吸附, 存在固定吸附位, 且吸附分子不能沿表面移动, 而物理吸附则是范德华力中的色散力起决定性作用。
1.3 活性炭纤维的优点
活性炭纤维自从开发以来就被广泛的应用, 这是由于活性炭纤维有比活性炭等吸附剂更加优越的性能。与活性炭相比, 活性炭纤维具有以下优点:
1) 活性炭纤维孔径结构主要以微孔为主, 其比表面积比活性炭大得多, 因此吸附容量大;活性炭纤维的孔大部分分布在表面, 这种结构有利于与吸附质的充分接触, 有利于提高吸附、脱附速度, 另一方面有利于实现吸附设备小型化、高效化。
2) 活性炭纤维的吸附位多且大部分分布在纤维表面, 容易通过二次处理 (酸、碱处理) 来调整孔径大小及分布, 使其与吸附质的分子尺寸相匹配, 另外还可以通过引进合适的官能团提高气体分离效果。
3) 活性炭纤维可以根据需要加工成多种形态, 如纤维、毡、布、纸、网以及蜂窝结构等, 使其可以使用于各种操作装置和吸附工艺, 提高了它的适应性。
2 活性炭纤维的甲烷吸附实验研究
炭质吸附剂对天然气的吸附量与其比表面积及孔隙结构密切相关, 其中吸附剂的孔径大小与分布以及吸附质分子的性质是影响吸附效果的最主要因素。对此本文介绍几种常用表征活性炭纤维特性及吸附性能的手段, 为甲烷吸附剂的研究开发提供一定的理论基础:
1) 活性炭纤维的吸附性能是由其本身的微结构所决定的, 因此对活性炭纤维的微结构诸如比表面积、微孔容及孔径分布等进行考察研究非常必要。可采用美国麦克公司生产的自动吸附仪进行液氮吸附实验测定相关孔隙结构参数。一般采用标准的BET方法计算样品的比表面积, 而总孔容、微孔孔容、样品孔径分布则可采用密度函数理论 (DFT法) 、t-plot法或H-K法计算。
2) 炭质吸附剂的吸附特性不仅决定于其孔隙结构, 表面化学官能团对其也有一定的影响, 可采用傅里叶红外光谱实验定性并半定量的灵敏检测活性炭纤维组成物种和表面官能团, 以此观察不同改性方法对活性炭纤维表面化学官能团的影响, 从而进一步研究吸附剂表面官能团与甲烷吸附量的相互关系, 也可结合Boehm滴定法测定多孔炭表面的酸碱基团数量。
3) 采用扫描电子显微镜对活性炭纤维表面和断面进行观察, 表面凹凸程度由不同灰度来表达, 亮的区域为“峰”, 暗的区域为“低谷”。通过对样品的孔隙结构的观察, 可以清楚地看到多孔炭随着活化程度的改变, 孔隙结构的发展。
4) 从求出的表征参数可以发现经过活化的活性炭纤维在孔径大小及其分布方面有一定的变化, 但它们对吸附剂吸附量影响的大小不能确定, 因此需要求取吸附剂的特征吸附能。D—R方程理论基础是微孔填充理论, 尤其适用于活性炭纤维这类以微孔填充吸附为主的吸附剂, 因此特征吸附能可以通过对吸附等温线的D—R线性拟合求得。特征吸附能可以反映一种吸附剂对不同吸附质的吸附能力, 也可以反映同一吸附质在不同吸附剂上吸附行为, 特征吸附能越大, 说明吸附质和吸附剂的亲和力越大。
5) 采用静态吸附实验, 可以测量出吸附剂对CH4和N2的吸附量, 从而计算出CH4/N2的分离因子。一般采用恒定容积法测量吸附剂对CH4和N2的静态吸附量, 取一定量的吸附剂, 使其吸附一定量的气体, 测量吸附平衡之后剩余气体的量, 吸附前后的差值即为被吸附气体的量。
3 前景与展望
活性炭纤维作为一种新型的高吸附材料, 越来越多的科研工作者投身于这一材料的研制开发之中, 但限制其广泛应用的主要原因之一是其价格较高。随着技术的不断发展, 制作工艺手段的不断改进, 活性炭纤维的生产成本将会逐步降低, 其应用领域也必将得到更深层次的开拓。与其它技术的联合使用将会是活性炭纤维未来研究的新方向。
摘要：基于我国瓦斯利用量大但利用率低的问题, 本文从孔隙结构、吸附机理及吸附优点三个方面介绍活性炭纤维, 并归纳总结活性炭纤维吸附实验研究的相关方法, 为甲烷吸附剂的研究提供一定的理论基础。
关键词：瓦斯,活性炭纤维,吸附理论
参考文献
[1]李希国, 黄启忠, 侯娟.负载Pt活性炭纤维对NO的吸附活性[J].催化学报, 2003.
[2]曾汉明等.纤维状活性炭材料进展[J].新型炭材料, 1994.