活性炭在大气污染防治中的应用

摘要:随着社会经济发展，人类的生产活动和生活活动越来越频繁，人类生产与生活的各个领城对大气质量影响的越来越大。大气污染已经成为二十一世纪人类其同面临的环境问题，大气污染影响了人类生存质量，同时也给人类的工作和生活带来了很多影响。因此，大气污染的防治工作是当今社会发展中环境治理内容。活性炭自身拥有良好的吸附功能，并在大气污染防治中被广泛应用,它能够对空气中有害颗粒进行吸附,起到净化空气的作用.

1活性炭的结构和性能研究

活性炭是一种碳类，是一种新型高效纤维吸附材料,其是墨色的无定形碳索物质。活性碳分子互相重叠，并且其罗列结构呈三角 形，具有很强的稳定性 。活性炭是非晶体物质,对大气污染物具有极强的吸附作用。活性碳是石墨微晶,活性炭内部的结构比较复杂,但其微孔结构比较发达，碳分子之间有可以让其他分子通过的细孔， 活性碳的直径比较小，所以增加了其对其他物质的吸附面积，吸附力较强，自洁能力很强，可以重复使用。同时活性碳并不容易让所吸附的污染物扩散，保证其自身的吸附效果。活性碳一般对 SO2、NOx、CO.H2S、VOCS等气体的吸附功能较强，另外对NH3,有机废气和氙气的吸附能力也很强。活性碳的吸附分为物理吸附和化学吸附，活性碳的物理吸附功能是指，活性碳的物理吸附是指活性碳可以吸附空气中的粉尘和其他颗粒，达到净化空气的作用。而化学吸附是指活性碳吸附空气中的二氧化硫等化学污染物质，从而产生化学反应、降低空气中二氧化硫等物质的含量，稳定空气中的PH值。在现生代的工业生产的废气中，主要成分是:SO2.NOx、这两种污染物质对大气和人体的危害极大，以下笔者从两个方面来阐述活性碳的化学吸附功能。从总体来讲，活性碳的主要化学吸附功能分为活性碳脱硫功能以及活性碳脱硝功能。(1)活性碳的脱硫功能，活性碳脱硫功能的原理是 :空气中的二氧化硫被活性碳吸附在表面，在氧化的作用下,SO2被氧化成SO3,并且在被活性碳所吸收的水分的作用下，生成了硫酸，从而消除了空气中的二氧化硫的含量。活性碳作为脱硫剂可以循环使用，日本是最早把活性碳作为重复利用的脱硫催化剂进行使用的国家，并且相关研究发现 ，活性碳在适当温度和湿润的环境下能够充分的与SO2进行化学反应，脱硫的效果更好。在现代工厂中，把排放的带SO2的工业废气通过炭床，达到废气脱硫的效果，将反应后的产物硫磺保存下来投入其他的生产。活性碳脱硫的技术起步在我国比较晚，如果对活性碳进行酸碱成分的改良，消减可溶性物质的含量，提高活性碳的吸附面积，同时可以利用金属 与SO2间较强的结合力来提高吸附性能。(2)活性碳的脱硝功能。 活性碳的脱硝功能的原理是活性碳脱硝的过程是一种催化氧化的过程，具体来说活性碳吸附废气中的NO在有氧的状态下，NO被氧化成NO2.同时在遇到活性碳的吸附面时也会容 易被氧化，并且在吸附表面水分充足或者空气中水分充足的条件下，由于NO2易溶与水,并且在活性碳吸附NO后在负载金属的催化中，NO中的N转化成N2.并且在水分子作用下NO2会与水产生化学反应.产生HNO3，

这样就通过活性碳改变NO有毒性质,降低了空气中的NO含量,达到净化空气的效果。在实际的氧化过程中，活性碳作为一种催化剂，其上面的微孔促进了NO与氧气的化学反应。活性碳的脱硝功能应用相对较晚，但是几年来很多研究在如何增强活性碳的脱硝效率方面都取得了不小的进步.通过观察，活性碳的微孔无论对脱硫或者脱硝都有的重要的意义，所以在活性碳的酸碱性上做了些改动并已经收获了成效。但是目前，工厂对SO2和NO的处理是单独分开的，相信在不久的将来这种情况会有更好的改观。(3)另外，活性碳对于其他气体污染物的吸附效果也很显著。活性碳的吸附作用和催化作|用都十分明显，所以，对吸附CO.HS还有易挥发的VOC、甲醛、苯、苯乙烯都有很显著的效果。并且研究发现，通过对活性碳性质的改良以及改变其金属负载可以有效的提高其吸附的功能和催化功能，并且其可以作为光催化剂吸附低浓度的污染物，提高催化反应的效率，并且能够延长活性碳的使用寿命。

2活性碳在大气污染治理中的优势和应用

活性碳是一种天然的吸附剂，其体积小，吸附能力却很强，由于碳粒中的结构非常紧凑,所以活性碳的结构比较稳定而且净化能水很强。其吸附的大气污染物种类很多。活性碳的催化剂功能也比较显著、活性碳和载持物之间有大量的络合物.络合物使得催化剂活性得到很大的提升。同时活性碳有很发达的微孔结构,内表面积有很好的吸热和耐热性活性碳的机械性也很优良，具有很强的抗摩擦性能和韧性。活性碳的化学吸附性能也很强，它能与很多化学元索反应、产生氧化反应，从而把有毒的化学气体如SO2.NO等转化为硫酸和HNO3,等对大气没有影响的气体。经过及时年代的开发与研究，科学家在很多领域已经研制出高性能的活性碳纤维，日本是活性碳纤维生产和研制都比较领先的国家，活性碳的生产原料是黏胶纤维，沥青纤维等天然纤维。为了提高活性碳的吸附性能，可以对活性碳进行改性,通过对活性碳的性质改良，对活性碳表面进行改进，在活性碳表面增加含氧官能团能够增强活性碳表面的活性，从而增强活性碳对NO、和sO,的吸附能力。

活性碳在大气污染防治方面的应用非常广泛 ，近年来因为煤炭价格的上涨，很多制备活性碳的厂家开始利用废料来合成活性碳，比如植物的外壳秸秆石油残料、废旧塑料和废旧轮胎等中国农业作物生产面积较大农作物脱粒之后剩下的稻壳是极好的制作活性碳的原材料，利用谷物废料制作活性碳可以减少对谷物外壳的浪费，实现废物的资源化利用:同时具有较大的经济利益和社会效益。活性碳在防治大气主要污染物方面的应用范围比较广泛，其空隙发达，化学稳定性好而且价格低廉，是大气污染防治的首选。但是,在现阶段实际的应用中，活性碳自身在性能方面也存在着一些缺点，由于技术发展水平的约束，通过废物制成的活性碳的吸附净化功能力不是很好.并且价格很高，同时在其活性碳再生方面存在很多问题。 活性碳纤维对于脱硫与脱硝以及其他污染气体的吸附功能尚未得到有效的论证 所以并未得到广泛的应用。 国内的活性碳生产效益很差，未能实现集约化生产 ，生产技术 和生产水平较低.行业竞争压力大导致产品质量水平较低。因此，对于活性碳性能和生产的改进可以从以下两个方面考虑:

(1)技术层面。活性碳生产企业应当提高生产活性碳的技术工艺,根据不同行业的要求,适当改造活性碳的;物理结构，使其满足一些特殊的需求。同时注重对活性碳化学吸附机理和性能的研究,增强活性碳的吸附以及氧化能力。

(2)生产层面。企业应当注重对废弃原料种类的选择，加大对废料合成活性碳技术的研究降低生产的主要成本。用活性碳进行金属负载时，同时尽量用普通金属来代贵重金属。注重对活性碳的再生加工,增加活性碳使用寿命,提高利用率。

3、大气污染防治是关系到社会健康发展的重要因素，大气环境对人类的生存至关重要。随着社会经济和工业化水平的不断提高,在重视经济发展的同时更要注重环境保护工作。这给活性碳的生产与研究提出了新的要求，活性碳的生产也要重视社会效益，在活性碳的生产过程中充分的利用废弃的资源进行重组与合成，减少资源的浪费，提高资源的回收利用率,实现经济效益和社会效益的双丰收。