來(lái)源：韓研活性炭網(wǎng) 作者：韓研活性炭網(wǎng) 2017-09-06
使用活性炭去除殘留的氯，幾乎所有食品或飲料生產(chǎn)過(guò)程中直接使用的水都是飲用水。所以飲用水被定義為清澈透明，無(wú)臭，沒(méi)有令人反感的味道的水，并且不含任何可能導(dǎo)致人體健康風(fēng)險(xiǎn)的微生物或化學(xué)物質(zhì)。韓研研究了從不同原料來(lái)獲得的活性炭的多種能力，用來(lái)除去殘留的氯。考慮了活性炭顆粒與氯化溶液之間的粒徑和接觸時(shí)間的影響。通過(guò)使用孔隙度計(jì)的氣體吸附(BET法)和使用碘和亞甲藍(lán)吸附的液相吸附來(lái)測(cè)量活性炭的吸附性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)了一種材料制成的活性炭是唯一能夠除去100%殘留氯的吸附劑。
許多食品和飲料行業(yè)在城市設(shè)施中用氯處理過(guò)程中使用水，因此仍然含有活性氯，即一些殘留的氯。在其他行業(yè)，城市配水廠的水量將增加氯的用量，以保證過(guò)程所需的質(zhì)量水平。已知有與氯有機(jī)物反應(yīng)的自然傾向，形成氯胺，其改變最終產(chǎn)物的特征，例如味道和氣味，以及與癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)的總?cè)u甲烷(TTHM)作為對(duì)心臟，肺，腎，肝臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害。出于這樣的原因，這些食品和飲料行業(yè)必須保持與所有與殘留氯產(chǎn)品直接接觸的所有過(guò)程中使用的水。殘余氯使用活性炭除去。
活性炭是通過(guò)碳化和活化有機(jī)物質(zhì)(主要是植物來(lái)源)制備的多孔碳質(zhì)材料。在生木質(zhì)纖維素材料的碳化過(guò)程中，產(chǎn)生固體殘余物(木炭)和揮發(fā)性氣體。在此過(guò)程中，形成孔隙，即石墨晶體之間的空隙。碳化后立即發(fā)生活化。活化可能是化學(xué)或物理的。中間產(chǎn)物被除去，石墨晶體暴露于活化劑。這在活化期間增加了孔的數(shù)量和尺寸。由于其孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，粉末或顆粒中的活性炭具有優(yōu)良的吸附能力。根據(jù)原料的性質(zhì)，顆粒(顆粒或粉末)的大小，顯然在選擇的生產(chǎn)過(guò)程中，活性炭具有不同的吸附能力。
活性炭使用在不同的液體和氣相吸附分析方法。對(duì)于氣相，表征可能依賴于氮的吸附的測(cè)量和應(yīng)用可用于確定表面積的不同程序之一，例如BET法或Langmuir。對(duì)于液相，可以用碘或亞甲藍(lán)吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)表征。這項(xiàng)工作中使用的所有原料，椰殼，可能是活性炭制備中最典型和最傳統(tǒng)的原料。
活性炭在熱解和活化過(guò)程中，存在一些可以控制的變量，從而優(yōu)化了一些參數(shù)，如產(chǎn)率和活性炭的結(jié)構(gòu)特征。在本研究中，考慮了五個(gè)變量的激活過(guò)程：1.碳化溫度，2.加熱速率，3.蒸汽流量，4.活化溫度，5.停留時(shí)間。通過(guò)考慮本研究中使用的所有原材料的熱重曲線，可以選擇500℃的碳化溫度，即物質(zhì)應(yīng)完全熱解的溫度。所有實(shí)驗(yàn)中的加熱速率設(shè)定為10K min -1。物理活化與蒸汽在0.8千克小時(shí)流速-1被使用。較低的蒸汽流減少孔的形成，而較高的流動(dòng)可能降低反應(yīng)器中的溫度并產(chǎn)生非常潮濕的活性炭。通常，激活的停留時(shí)間的選擇取決于所需的多孔結(jié)構(gòu)分布和產(chǎn)率。本研究中的最大活化溫度為800oC為甘蔗渣和900 ?為椰子和巴巴蘇殼℃。在所有情況下，活化的停留時(shí)間為20分鐘。
活性炭的碳化和激活
原料在固定床管式反應(yīng)器內(nèi)的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱解。窯允許建立熱解和激活程序，從而建立溫度曲線和加熱速率。110℃的蒸汽是活化所必需的，由連接回轉(zhuǎn)窯的電爐產(chǎn)生。
活性炭對(duì)殘留氯吸附
用去離子水制備10%的次氯酸鈉溶液，殘留氯濃度在2.5至3.0 mg L -1之間。然后將5g粒狀活性炭倒入含有8L次氯酸鈉溶液的桶中。該桶具有旋轉(zhuǎn)葉片以攪拌和均化溶液，在該時(shí)間內(nèi)以5分鐘間隔取出500mL樣品。每個(gè)樣品用0,001 mol L -1的硫代硫酸鹽滴定，并測(cè)定其殘留的氯。
在表中可以看出，所有活性炭具有大于700m 2 g -1的 BET表面積，這是大多數(shù)商業(yè)活性炭允許的最小值。來(lái)自韓研的活性炭具有大于800m 2g -1的 BET表面積，并且在所有情況下，比一般椰殼活性炭效果都好些。推薦使用活性炭去除低分子量化合物的最低碘值為500 mg g -1。在表中，可以看出，所有碘值都比考慮的值高出70%以上。吸附亞甲藍(lán)最有效的活性炭是甘蔗渣制成的活性炭。因此，知道使用亞甲基藍(lán)來(lái)表征中孔活性炭，可以推測(cè)，研究的三種活性炭中最為介孔的是來(lái)自甘蔗渣制成的活性炭。
如所預(yù)期的那樣，對(duì)于所有活性炭，發(fā)現(xiàn)吸附能力與吸附劑顆粒尺寸之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。不考慮顆粒尺寸和吸附物的范圍，椰殼活性炭和活性炭的吸附能力非常相似。對(duì)于來(lái)自甘蔗渣的活性炭，對(duì)于三個(gè)第一范圍的粒度，碘值比一般活性炭和椰殼活性炭的數(shù)量高至少80%。亞甲藍(lán)吸附的結(jié)果表明，來(lái)自甘蔗渣的活性炭比其他兩種材料具有更多的介孔。
韓研的活性炭具有最大的BET表面積。所有粉末活性炭具有相似的碘吸附能力。然而，對(duì)于亞甲藍(lán)吸附，甘蔗渣中的活性炭顯示出更好的效果。顆粒活性炭具有非常好的吸附碘，亞甲基藍(lán)和殘留氯的能力，但是來(lái)自甘蔗渣的效率最高。來(lái)自甘蔗渣的活性炭也是唯一的，成功地完全消除了殘留的氯。對(duì)于其他活性炭，60分鐘內(nèi)獲得的最大去除率約為40%。
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