1. Физическая форма
Гранулированный активированный уголь (GAC):
Гранулированный активированный уголь (GAC) состоит из более крупных частиц неправильной формы, обычно диаметром от 0,2 до 5 мм. Форма и размер каждой частицы могут различаться, при этом некоторые частицы кажутся фрагментированными или неправильной формы. Эти более крупные частицы позволяют увеличить время контакта между водой или воздухом и углеродом, что делает GAC идеальным для процессов непрерывной фильтрации, где необходима более медленная фильтрация. Больший размер частиц также обеспечивает большую физическую стабильность, предотвращая распад углерода во время использования, что имеет решающее значение для поддержания целостности системы фильтрации.
Процесс производства ГАУ обычно включает два основных этапа: карбонизацию и активацию. Сначала сырье (например, древесина, уголь или скорлупа кокосовых орехов) нагревается при высоких температурах для удаления большей части органических компонентов с последующей активацией паром или углекислым газом для создания пористой структуры с большой площадью поверхности. Полученный гранулированный уголь сохраняет эти характеристики с большей площадью поверхности, что улучшает его адсорбционные свойства, что делает его эффективным при адсорбции загрязнений в течение более длительных периодов времени.
Из-за большего размера частиц GAC лучше всего использовать в тех случаях, когда требуется более длительное время контакта, например, в муниципальных системах водоподготовки или системах очистки воздуха. Его физическая структура делает его более устойчивым к засорению и позволяет эффективно работать в течение длительного периода времени, поэтому его часто выбирают для долгосрочных или непрерывных процессов фильтрации.
Порошок активированного угля (PAC):
Порошкообразный активированный уголь (ПАУ) состоит из гораздо более мелких и мелких частиц, обычно диаметром менее 0,1 мм. Мелкие частицы имеют большую площадь поверхности по сравнению с GAC, что позволяет PAC быстро адсорбировать загрязнения. Однако этот небольшой размер частиц также означает, что ПАУ может легче засорять системы фильтрации и обычно используется в периодических процессах, где уголь добавляется в воду или воздух, а затем удаляется через короткий период времени.
Процесс производства ПАУ аналогичен процессу производства ГАУ, включая карбонизацию и активацию, но частицы ПАУ намного мельче, что приводит к большей площади поверхности на единицу объема. Такая большая площадь поверхности дает PAC способность адсорбировать большее количество загрязнений за более короткое время, что делает его идеальным для быстрой адсорбции в ситуациях, когда необходимо быстрое удаление загрязняющих веществ.
Благодаря мелкому характеру частиц PAC более эффективен при быстром улавливании загрязнений, что делает его полезным для экстренной или временной фильтрации. Однако наличие мелких частиц также означает, что ПАУ не подходит для постоянного использования или для долгосрочных систем фильтрации, поскольку частицы трудно регенерировать или эффективно использовать повторно.
2. Площадь поверхности и эффективность адсорбции.
Гранулированный активированный уголь (GAC):
Хотя GAC имеет относительно большую площадь поверхности, она меньше на единицу объема по сравнению с PAC. Больший размер частиц ГАУ обеспечивает более длительное время контакта с водой или воздухом, что важно для эффективной адсорбции загрязняющих веществ в течение длительного периода времени. GAC идеально подходит для процессов, в которых загрязняющие вещества присутствуют в более низких концентрациях и требуют длительного воздействия углерода для эффективного удаления.
В таких приложениях, как водоочистка и очистка воздуха, ГАУ обычно помещается в колонну или слой, через который вода или воздух проходят с контролируемой скоростью. По мере того, как жидкость проходит через слой ГАУ, загрязнения постепенно прилипают к поверхности частиц углерода, пока адсорбционная способность углерода не будет исчерпана. Увеличенное время контакта позволяет GAC удалять широкий спектр загрязняющих веществ, включая хлор, летучие органические соединения (ЛОС) и другие растворенные химические вещества.
Хотя ГАУ эффективен для процессов непрерывной фильтрации, его адсорбционная способность не так высока, как ПАУ, в ситуациях, требующих быстрого удаления загрязнений. Например, ГАУ может быть не столь эффективен при удалении небольших молекул или загрязняющих веществ, требующих более быстрой адсорбции, поскольку более крупные частицы не обеспечивают такой же непосредственный контакт с загрязняющими веществами.
Порошок активированного угля (PAC):
ПАУ имеет значительно большую площадь поверхности на единицу объема по сравнению с ГАУ, а это означает, что он обладает большей способностью адсорбировать загрязняющие вещества за более короткий промежуток времени. Это делает PAC очень эффективным в ситуациях, когда быстрое удаление загрязнений имеет важное значение, например, при очистке сточных вод или в чрезвычайных ситуациях, когда загрязняющие вещества имеют высокие концентрации и их необходимо быстро удалить.
Большая площадь поверхности ПАУ позволяет ему адсорбировать загрязнения гораздо быстрее, чем ГАУ, что делает его идеальным для периодических процессов или в ситуациях, когда загрязнения необходимо быстро удалить. Например, ПАУ часто используется для быстрого удаления хлора, красителей и органических соединений из питьевой воды и очистки сточных вод. В этих случаях PAC может обрабатывать большие объемы воды за короткий промежуток времени.
Хотя ПАУ более эффективен с точки зрения быстрой адсорбции, его мелкий размер частиц также означает, что он может легче засорять системы фильтрации. Это создает проблемы с точки зрения фильтрации и регенерации. Кроме того, поскольку PAC обычно не используется повторно, его необходимо часто заменять, что может увеличить эксплуатационные расходы.
3. Приложения
Гранулированный активированный уголь (GAC):
ГАУ широко используется в системах непрерывной фильтрации, особенно в системах водоочистки и очистки воздуха, где он используется для долгосрочной фильтрации. Общие приложения включают в себя:
Очистка питьевой воды: GAC обычно используется на муниципальных водоочистных станциях для удаления органических загрязнений, хлора, привкусов, запахов и некоторых токсичных веществ. Большой размер частиц позволяет осуществлять более медленную и контролируемую фильтрацию, что важно для очистки больших объемов воды.
Очистка сточных вод: GAC используется на промышленных очистных сооружениях для удаления растворенных органических соединений, тяжелых металлов и других загрязнений. В этих системах ГАУ обычно помещается в фиксированный или псевдоожиженный слой, через который проходят сточные воды, обеспечивая эффективную адсорбцию в течение длительного периода.
Очистка воздуха: GAC широко используется в системах фильтрации воздуха для удаления летучих органических соединений (ЛОС), запахов и химических загрязнителей из промышленного вытяжного воздуха, а также в бытовых очистителях воздуха. Он особенно эффективен при удалении из воздуха пахучих веществ и вредных газов.
Основным преимуществом GAC является его долговечность и способность к регенерации, что делает его идеальным для систем непрерывной фильтрации, где для эффективного удаления загрязняющих веществ требуется более длительное время контакта. Он обычно используется в крупномасштабных системах, где важны долгосрочная эксплуатация и экономическая эффективность.
Порошок активированного угля (PAC):
PAC обычно используется в периодических процессах или в приложениях, требующих быстрого удаления загрязняющих веществ. Общие приложения включают в себя:
Очистка питьевой воды и сточных вод: ПАУ часто добавляют в воду или сточные воды в качестве флокулянта для удаления органических соединений, красителей, хлора и запахов. После того как ПАУ смешивается с водой и адсорбирует загрязнения, его обычно удаляют путем седиментации или фильтрации.
Пищевая промышленность и производство напитков: ПАУ используется в пищевой промышленности, особенно в производстве напитков, для удаления красителей, примесей и запахов. Его обычно используют в производстве пива, соков и безалкогольных напитков для обеспечения чистоты и прозрачности.
Очистка промышленных газов: PAC также используется в процессах очистки промышленных газов для удаления летучих органических соединений, газов и запахов из выбросов в воздух. Это особенно полезно в тех случаях, когда необходимо очистить большие объемы воздуха за короткое время.
Благодаря мелкому размеру частиц и высокой эффективности адсорбции PAC идеально подходит для периодической обработки или в чрезвычайных ситуациях. Он может быстро поглощать большое количество загрязнений, но не подходит для постоянного использования, поскольку мелкие частицы трудно регенерировать и их необходимо часто заменять.
