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一种新型高湿抗陈化浸渍活性炭
作者:管理员    发布于:2016-11-12 09:08:03    文字:【】【】【

  很长时间以来,人们就懂得在战争中使用化学武器来消灭敌人,用较小的代价取得较大的成功。在两次世界大战中,化学武器的使用达到了顶峰,军用毒剂的研究和滤毒材料的发展也达到了很高的水平。

  联军进行攻击,造成英法联军一万五千人伤亡,其中五千人丧生,开创了世界现代化学战的先例。化学战的奇异威力,大大刺激和推动了化学战剂的发展,各国为保护人员免受毒剂的伤害,竞先研制有效的防护器材。作为防护技术发展的重大突破,1915年活性炭作为毒剂吸附剂装填在防毒面具中。后来又出现了活性炭难以吸附的新毒剂,如AsH3、HCN、CNC1等,促使人们对浸溃炭进行探索。人们知道了把活性炭浸以金属或金属化合物作为脱除毒气用的过滤材料。

  1918年美国研制出了浸铜的A型惠特莱特炭,其防毒能力是活性炭的儿倍十几倍。但是浸渍铜的炭仍存在缺陷,在吸湿条件下,几乎完全丧失了对AsH3的防毒能力。为此,美国研究人员又在铜浸溃液中加入了银,从而大大改善和提篼了浸溃炭在吸湿条件下防护AsH3的能力。

  次世界大战后,HCN和CNC1成为很多国家的装备毒剂。浸溃铜银的炭对防护CNC1的能力已显得很不足了。1942年出现了浸溃铜铬银的炭,这种浸溃炭对难以被吸附的HCN和CNC1都有较好的防护能力。浸溃铜铬银活性炭(又称ASC炭)具有良好的物理吸附、化学吸附和催化性能,对大多数已知毒剂具有较好的防毒能力,几乎成为全效的吸附剂,被称为吸附剂。但是ASC炭并非无缺,它也存在着一个致命的缺陷,就是在存放过程中由于受潮吸湿等原因,其吸附性能随着存放时间的延长会逐渐降低,这个过程被称为陈化。

  为解决ASC炭的陈化难题,各国研究人员对浸渍炭的防毒机理和陈化机理进行了大量的探索研究,期望通过添加其他浸溃成分来抑制活性组分的变质,达到改善炭的陈化性能。经过多年长期的努力,终于找到了合适的添加剂三乙烯二胺(TEDA)。1987年,美国匹兹堡Calgon公司的Giwst在ASC浸溃炭上添加TEDA,研制出ASC-T型浸溃炭,基本上解决了浸渍炭的陈化问题。以色列80型军用滤毒罐采用浸溃TEDA的活性炭,防CNC1时间可达lOOmin,提篼了防毒性能且贮存年限延长。我国对TEDA的认识和研究起步较晚,陈魁学等人1995年制备出添加TEDA的浸溃炭,并通过了产品定型鉴定。同期山西新华化工厂也研制出了添加TEDA的浸溃炭。

  1新型抗陈化浸渍活性炭的研制目前研制出的浸溃炭都是针对陆用环境条件,满足陆用防护器材使用要求,对于象海上特殊的篼湿环境条件,还没有进一步的研究。为提供一种适用于海上篼湿环境条件的滤毒材料,我们2001年开始了新型高湿抗陈化浸溃活性炭的研制,2003年10月通过了专家鉴定,定名为HLT-1型浸溃活性炭。

  1.1新型抗陈化浸溃炭的制备众所周知,对于研制一种新型催化剂,其中的影响因素是多种多样的,主要的是要找出较大的影响因素。对于浸溃活性炭来说,就是要选择合适的活性炭载体、佳的活性组分配方和优的制备工艺。

  不同孔隙结构的活性炭制备的浸溃炭必然会对其防毒性能及稳定性产生影响。一般来说,活性炭的比表面积越大,微孔容积越大,活性炭对气体和蒸气的吸附性能也越好。但作为浸溃剂载体的基炭,大孔、中孔是承载活性组分的主要场所。所以,制备性能优良的浸溃炭应选择比表面积大、孔隙分布合理的活性炭。我们对国内几家大型活性炭生产厂的产品进行了比表面积和孔隙结构的测试,结果列于表1.从中选择出了合适的活性炭作为浸溃炭载体。

  表2两种漫溃炭的化氰动吸附防护时间炭层离度/mm对化氰的防护时间/min HLT-1型溃炭A型浸溃炭炭层高度和化氰防护时间的关系由表2和可看出,在海上篼湿(95相对湿度)环境条件下,HLT-1型浸溃炭对化氰具有较长的防护时间,良好的防护性能。相同试验条件下,HLT- 1型浸溃炭对化氰的防护时间是A型浸溃炭的1.51.9倍。与A型浸溃炭相比,HLT-1型浸溃炭的防毒时间更长,防护性能更好。

  2.2抗陈化性能我们对浸溃炭进行了二氧化碳加速陈化试验,来评价浸溃炭的抗陈化性能。测试条件为:动力管直径浸渍炭增湿的气流相对湿度为95,通过炭层的气流相对湿度为95化氰浓度2.0mg/丨。试验结果见表3,由表3得到加速陈化后两种浸溃炭的炭层高度与化氰防护时间关系曲线如所示。

  从表3和可看出,在海上高湿(95相对湿度)条件下加速陈化后,HLT-1型浸溃炭有较长的表3加速陈化后两种漫溃炭的化氰动吸附防护时间炭层高度/mm对化氰的防护时间/min HLT-1型浸溃炭A型溃炭加速陈化后炭层高度和化氰防护时间的关系化氰防护时间,显示出了良好的抗陈化性能。在相同试验条件下,加速陈化后,HLT-1型浸溃炭的化防护时间是A型浸溃炭的1.11.4倍。与A型浸渍炭相比,HLT- 1型浸渍炭的抗陈化性能更优。

  2.3漫溃炭的气流阻力炭层阻力是浸渍炭的一项重要指标。因为炭层阻力的大小直接影响到防护器材的设计和使用,若炭层阻力过大,将导致防护器材设计得不到优化,使研制出来的防护器材体积大、能耗篼。因此,在不降低浸溃炭防护性能的前提下,浸溃炭还必须具有低阻力的特点。我们对浸溃炭的炭层阻力进行了测试,测试条件为:动力管直径20mm,室温20T,气流比速0.75iy(mrCm)2.试验结果见表4,由表4得到两种浸溃炭的炭层高度与气流阻力关系曲线如所示。

  从表4和可看出,HLT-1型浸溃炭具有较小的气流阻力。与A型浸渍炭相比,采用HLT-1型浸溃炭作为防护器材的装填材料,将使器材的设计得到大的优化。

  2.4漫溃炭的机械强度浸渍炭的机械强度是其重要指标之一,强度的好坏直接影响到浸溃炭的使用。浸溃炭必须具有足够的机械强度,如果强度不好,在使用过程中由于磨损会形成炭粉/这样不但会增加气流的阻力,而且容易使炭层间出现沟槽形成短路,使浸溃炭的吸附效率大大降低。(下转第20页)3结语本文以普通大孔树脂为载体,将聚乙烯亚胺牢固地涂敷在树脂表面上,充分发挥其吸附重金属离子速度快、容童大且选择性篼的优点,制备出性能较好的螯合树脂,为重金属污染处理提供一种具有实际应用的材料。

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