УСЛОВИЯ РЕАКТИВИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ

Оптимальные условия реактивирования, гарантирующие возможно меньшую потерю продукта, определяются в каждом отдельном случае опытным путем. При этом важную роль играют три переменные: температура печи, время выдержки в реактивационном режиме и степень насыщения угля. Два пер­вых параметра легко контролируются и регулируются. Следует, однако, заметить, что установление необходимой температуры реактивирования в больших печах — процесс длительный, часто требующий нескольких часов.

УСЛОВИЯ РЕАКТИВИРОВАНИЯ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ

Температура, °С Время, мин

Рис. 10.1. Зависимость потери массы активного угля из различного исходного сырья при выгорании от температуры реактивирования:

I — древесный уголь; 2 — бурый уголь; 3 — каменный уголь.

Рис. 10.2. Потеря массы в процессе выгорания древесного угля при 840 С в кипяше" слое.

В процессах реактивирования активные угли, полученные из каменного угля, требуют большей энергии активации по срав­нению с активными углями из скорлупы кокосового ореха или древесины. Это различие влияет на степень выгорания актив­ных углей разной природы в зависимости от температуры ре­активирования. На рис. 10.1 [1] представлены кривые потери массы предварительно отмытых водой и высушенных активных углей из различных исходных материалов после 15-минутного реактивирования в кипящем слое [содержание водяного пара в реактивирующем газе 40% (об.), температура 700—900°С]. Активный уголь из каменноугольного сырья отличается наимень­шим выгоранием, продукт из бурого угля имеет такую же сте­пень выгорания только до 800 °С, а при дальнейшем повыше­нии температуры степень выгорания у него возрастает. У дре­весного угля эта величина с самого начала выше. Дополнитель-

Ное определение йодного числа в соответствии с DIN 53582, ха­рактеризующего площадь внутренней поверхности (активности) углей, показало также определенное увеличение степени выго­рания у бурых и древесных углей, причем у продукта на основе древесины она опять оказалась наибольшей

Основа активного угля

Каменный

Бурый

Древесный

Уголь

Уголь

Уголь

Йодное число

Исходное значение

1150

1170

1020

После прокаливания угля

При 700 °С

1080

1270

1150

При 800°С

1090

1290

1160

При 900°С

1170

1330

1270

Увеличение йодного числа,

1,7

13,6

24,5

%

Определение потери массы при выгорании неотработанных активных углей в зависимости от продолжительности прокали­вания (при высокой температуре) показывает, что начальная скорость выгорания больше, чем в конце прокаливания. Рис. 10.2. показывает эту зависимость на примере древесного активного угля; три различных образца нагревались в течение 10, 15 и 30 мин в кипящем слое до 840 °С; содержание водя­ного пара в реактивирующем газе составило 40% (об.) [2].

При насыщении адсорбтом и последующем реактивировании активного угля для достижения его активности, близкой к ис­ходной, необходимы температуры 750—850°С, часто доста­точно 800°С. При таких температурах обычно не приходится ‘опасаться существенного ухудшения механических свойств угля, например, изменения размеров и прочности зерен.

Активные угли следует оценивать не только по способности к выгоранию, но и по адсорбционной способности после реакти­вирования, так как адсорбционная емкость реактивированного угля с большим выгоранием при реактивировании часто пре­вышает адсорбционную емкость угля, реактивированного с меньшим выгоранием. Удобным параметром, характеризующим общую реактивационную способность угля, является выход Угля после реактивирования (в %), умноженный на его актив­ность, выраженную в процентах к исходной активности и иног­да превышающую 100 %.

В качестве стандартных веществ для оценки активности Углей после реактивирования, особенно водоочистных активных Углей, предлагались: меласса, фенол, додецилбензолсутьфонат, феназон (хлоразон), таннин. Обычно при испытании зерненых 11 гранулированных углей точное количество раствора стандарт­ного вещества с известной концентрацией пропускают через у слой определенной высоты предварительно подготовленной на­веки угля и в полученном фильтрате оценивают остаточную Концентрацию. При испытании порошковых углей точно взве­шенное количество угля добавляют к стандартному раствору и

Остаточную концентрацию определяют через заданное врем контакта.

При сложных условиях эксплуатации испытания угля цеде. сообразно проводить после его отработки и реактивирования в условиях, наиболее близких к реальным. Во многих случаях, например при очистке промышленных сточных вод, адсорбцион — ную емкость и скорость адсорбции рекомендуется определять не на свежих, а на реактивированных углях. На полезность! такого подхода указывает изменение катионообменной способ­ности водоочистных углей после их реактивирования. Адсорб­ционные свойства этих углей по отношению к полярным орга­ническим соединениям в большинстве случаев также улучшают­ся. Это можно объяснить повышением кислотности и полярности поверхности отработанных активных углей вследствие адсорб­ции растворенного кислорода [3].

Выбор методов испытаний зависит от целей применение угля. Например, при очистке сточных вод необходимо опреди лять: общее содержание органического углерода, общее содер­жание азота, общее потребление кислорода, химическое потреб­ление кислорода, биологическое потребление кислорода, по­глощение УФ-излучения при 220 и 278 нм. В некоторых случаях, например при регенерации активного угля, насыщенного фено­лом или жидкими отходами коксохимического производства [4]. увеличение остаточного содержания адсорбированного вещества требует более жестких условий реактивирования.

При использовании водяного пара с небольшим содержанием кислорода выгорание адсорбированных органических веществ протекает быстрее, чем в случае реактивирования чистым водя­ным паром, так как пар повышает эффективность кислорода при разложении удаляемых веществ. Кроме того, пар участвует в восстановлении активности тонких пор. Чистый кислород в качестве окисляющего газа реактивирования (при строгом соб­людении определенных условий) позволяет за сравнительно короткое время получить крупные поры. Выход угля в этом случае меньше, чем при использовании чистого пара или пара с кислородом.

Если при реактивировании наблюдается снижение удельной поверхности, то оно происходит главным образом за счет микро­пор, поскольку зола, которая накапливается на активном угл^ в рабочем цикле (кальций, магний, железо и т. д.), блокируеТ преимущественно тонкие поры. Эта доля неорганических при­месей при реактивировании не выгорает, и активность микро­пор не восстанавливается. Дальнейшее реактивирование може1 привести к расширению узких пор.

В общем, угли с преимущественно широкими порами реаК" тивируются легче тонкопористых углей при прочих равны* условиях и равных степенях насыщения. Большинство неорГ’"1′ нических примесей оказывает каталитическое действие н

Реактивирование, поэтому иногда даже при высоких остаточных емкостях возможно более мягкое реактивирование, чем следует из степени насыщения.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв