自來水廠粉狀活性炭濕法、干法投加工藝對比

目前自來水廠投加粉末活性炭常見的有兩種工藝方式。一種是將粉末活性炭配置成濃度為10%左右的漿液，由計量泵輸送至投加點，此種方式被稱為濕法投加方式；另一種是將粉末活性炭由定量給料設備直接定量（計量）投加到水射器中，由水射器將炭粉投加至投加點中。對此兩種工藝方式，哪種工藝更好，現尚未有一個明確的定論，在此本人做一個簡單分析比較，供各位共同探討。
濕法投加工藝，上料—儲料—制備活性炭漿液（投料和供水）—混合攪拌—由計量泵定量投加至加投加點。
干法投加工藝，上料—儲料—活性炭連續定量投加—由射流器投加至投加點。
1.投加精度的比較
濕法工藝采用制備活性炭漿液，由計量泵定量輸送至加藥點的方式，活性炭漿液采用計量泵投加，活性炭漿液的投加量可以控制的非常精確，但對于活性炭漿液制備濃度的精度較高，主要是對炭粉的投加量和供水量的控制，如活性炭漿液的濃度的精度較低，則雖然計量泵輸送漿液的流量精確，亦不能得到精確的活性炭粉的投加量；干法工藝采用直接由給料設備將炭粉投入到水射器中，通過水射器將炭粉投加到投加點中，粉炭的計量是通過給料設備來完成的，只要**給料設備的投加精度即能**粉炭的投加精度（濕法和干法工藝的炭粉給料設備均屬于定量給料設備），同時干法工藝僅考慮炭粉的投加精度，而不考慮（制備炭漿）水流量，僅考慮水射器出口端壓力，故在控制炭粉的投加精度方面，較濕法工藝更容易**精度。
2.粉炭投加后在原水中均勻性的比較
一般認為濕法工藝投加后的均勻性較好，主要考慮的因素為炭粉和水在混合罐內經過攪拌可以得到混合非常均勻的漿液，故經過計量泵輸送至加藥點中（取水管路）后，炭粉在管路中的分散均勻性較好。其實不能認為活性炭漿液的混合均勻度高，即可達到活性炭在取水管路中的分散均勻性就高的效果，況且干法工藝中炭粉在經過射流器后，其（在射流水中）均勻度也很高。
3.設備成本和運行成本的比較
濕法工藝比干法工藝增加了混合罐、攪拌機、供水控制系統、計量泵等，而干法工藝僅增加了射流器（和增壓泵），故濕法工藝的設備成本和運行成本（及占地面積）均較干法工藝高很多。
以上是本人對自來水廠投加粉末活性炭的兩種工藝方式的比較的一點不成熟的看法，希望各位批評指正并進行進一步深入詳細的討論。
粉狀活性炭工藝方法
粉狀活性炭應用領域
廣泛應用于制藥工業、精細化工、如原料藥脫色、口服藥用(矽碳銀、解毒劑、清腸劑)、化工原料、醫藥中間體、化學原料藥、生物制藥、生化科技、各種制劑注射液的脫色、提純、精制。適用于醫藥業如抗菌素、鏈霉素、潔霉素、慶大霉素、青霉素、氯霉素、磺氨類、生物堿、激素類、布咯芬、撲熱息痛、維生素B1、維生素B6、維生素C、甲硝唑、沒食子酸等，亦可用于乙二醛、苯駢三氮唑、甲脂、甘油等精細化工制品的脫色、除雜、去異味。
粉狀活性炭工藝：
粉狀活性炭以優質木屑為原料，經特殊生產工藝精制而成，有物理法、化學法兩種。經水蒸氣活化后，


精制處理，粉碎而成。關于粉狀活性炭工藝流程[2]如下：
1、木屑的篩選和干燥
2、配料和浸漬
3、裝盤進爐活化
4、回收、漂洗
5、離心脫水、干燥和粉磨
6、進入包裝流程、倉庫存儲
粉狀活性炭磷酸法
以磷酸法生產的粉狀活性炭，具有發達的中孔結構和發達的比表面積，吸附容量大、過濾速度快，不含鋅鹽之特性。廣泛適用于食品工業的糖類、谷氨酸及鹽，乳酸及鹽、檸檬酸及鹽，葡萄酒，調味品，動植物蛋白、生化制品、醫藥中間體、維生素、抗生素等產品的脫色、精制、除臭、去雜。


粉狀活性炭化學法
外觀：為黑色粉末，無臭，無味，在一般溶媒中均不溶解。
性能：以優質木屑和果殼為原料，氯化鋅、磷酸為活化劑，經碳化、活化精制而成，成品吸附能力優異，雜質含量。
用途：適用于葡萄糖蔗糖、麥芽糖等糖類的脫色相精制，以及檸檬酸、胱胺酸、油脂、化工產品中大分子色素的去除、提純和精制。
化學法粉狀活性炭品種指標：
項目
GB/T1380.3-1999
化學法
?
亞甲基蘭，m1/0.1g≥
?
焦糖脫色率，%≥
100
水分≤
10
PH值
3-8
灰分含量，%≤
3
酸溶物含量，%≤
1
鐵含量，%≤
0.05
氯化物含量，%≤
0.2
粉狀活性炭物理法
性質：以優質果殼和木屑為原料，經蒸汽活化后，精制處理，粉碎而成，外觀為黑色細微粉末狀，無毒、無味,具有比表面積大，吸附能力強。
用途：本品適用于醫藥、食品添加劑、味精、化工、飲料等產品的脫色、除雜、精致，適用于水的凈化處理。
物理法粉狀活性炭品種指標：
?
GB/T1380.4-1999
物理法
?
亞甲基蘭，m1/0.1g≥
11
焦糖脫色率，%≥
?
水分≤
10
PH值
5-7
灰分含量，%≤
3
酸溶物含量，%≤
0.8
鐵含量，%≤
0.02
氯化物含量，%≤
0.1

活性炭的用法對制劑質量的影響
1、活性炭分次加入比一次加入吸附效果好，這是因為活性炭吸附雜質到一定程度后吸附與脫吸附處于平衡狀態時，吸附效力已減弱所致。所以，大輸液生產時分2～3次加入活性炭效果較佳，能使制劑質量明顯提高。甘露醇的原料常污染熱原，尤其是當所配制料液顏色較深時，更是不祥的預兆。由于甘露醇不宜用高溫處理，一般多用吸附法去除。但是，又因為甘露醇注射液的濃度高，熱原去除常不完全，在臨床使用過程中的熱原反應率**其他品種。作者在配制實踐中發現，使用二次吸附法制備的甘露醇注射液可以解決以上問題，具有很大優勢。首先，臨床上多不發生熱原反應；*二，成品合格率高，不溶性微粒大大減少，久置不易析出結晶；*三，可用鱟試劑法代替兔法熱原試驗。在配制葡萄糖溶液時，必須先加鹽酸，待液面附著的泡沫消失后，再加活性炭，并攪拌均勻。如果先加活性炭，則泡沫中的氣體被炭粒吸附，使炭粒表面形成一層氣體薄膜，不容易被溶液潤濕，影響活性炭的吸附作用。由此看來，配制容易起泡的料液時，應該采取一些消泡的手段，或其他措施，確保活性炭的吸附效果。

2、PH值不同時，活性炭對制劑質量的影響
活性炭在酸性溶液中(PH：3～5)吸附作用較強，在堿性溶液中有時出現“膠溶”或脫吸附作用，反使溶液中的雜質增加，影響制劑質量，故活性炭較好用酸處理并活化后使用。在堿性條件下加熱煮沸活性炭（用于吸附熱原），然后用0.22um濾膜過濾，所得濾液不僅顏色暗淡，而且靜止后再搖蕩有煙霧狀活性炭出現濾液里，不澄清。倘若換成中性條件下加熱吸附，其過濾效果則顯得比較澄清。可能是堿性條件下活性炭產生溶膠狀態所致，并且形成以下三點共識：*一，盡量避免趁熱過濾。較好料液放冷后再濾，這個時候膠溶狀態會有所改變，濾過效果會好一些。*二，活性炭不太適合堿性條件下使用，如果在堿性條件下使用。需要對活性炭預先處理，比如，在堿性、酸性水中煮沸，并烘干

3、不同溫度時．活性炭對制劑質量的影響
活性炭的臨界吸附溫度為45～50℃ ，當溫度低于臨界吸附溫度時活性炭的吸附效力較差。使用時除需冷藏和不便加熱的藥液外，一般采用加熱煮沸后吸附20～30分鐘，冷至45～5O℃ 時濾過脫炭，脫炭較好在短時間內完成，以免溫度下降或在放置過程中發生脫吸附作用，使制劑雜質增多。

4、活性炭的用量對制劑質量的影晌
活性炭的用量應視原料質量、品種而定，常用量為0.1％～0.5％(W/V)。若用量不足，對雜質、熱原等不能完全吸附，用量過大，其所含的水溶性雜質可對藥液造成污染，影響制劑質量。活性炭的用量與活性炭的吸附力、活性炭對藥物的吸附力，溶媒的性質、藥物的結構等因素都有關系。活性炭在水中比在有機溶媒中的吸附力強；對極性基團多的化合物的吸附力大于對極性基團少的化合物；對芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；對分子量大的化合物吸附力大于分子量小的化合物。因此對主藥含量低或主藥易被活性炭吸附的制劑，活性炭的用量較好控制在0.05％(W/V)，并通過計算適當增加主藥投料量。

5、操作不當時，活性炭對制劑質量的影響
在配制主藥量較大的藥液時，常采用濃配法，利用活性炭吸附在高濃度時不溶解的雜質。可是濃配液脫炭結束時，為減少主藥的損失，往往又用新鮮注射用水將脫炭容器內剩余的藥液沖凈，這使得濃配時在高濃度下未溶解的雜質得以溶解，重新混入已經濾過的藥液中去，污染藥液，影響制劑的質量。實踐證明，濃配液脫炭時，沖洗活性炭生產的輸液，成品的澄明度不合格率大于不沖洗活性炭生產的輸液成品。

粉狀活性炭的應用
粉狀活性炭針劑炭大多數都均已優質的木屑和果殼為主要原材料。所采用氯化鋅法生產，特點：具有發達的中孔結構，吸附容量大、快速過濾等特性。主要用于各種注射藥劑的脫色、精制和除去“熱源”。亦可用維生素C及其它原料藥的脫色，脫色力強、濾速快、適用于醫藥、農藥、中西原藥的脫色、精制。并具有吸收腸道病菌、解毒作用。

粉末活性炭特性:
粉末活性炭在處理水中突發嗅味、工業污染物方面有很好的應用。在使用粉末炭時，必須根據所要去除污染物的種類和濃度進行吸附試驗，以確定活性炭種類和所需的粉炭量。
生產的針劑炭，雜質少、純度高、濾速快、具有優良的脫色、凈化、提純等性能，主要用于各種注射藥劑的脫色、精制和除去“熱源”。亦可用維生素C及其它原料藥的脫色，脫色力強、濾速快、適用于醫藥、農藥、中西原藥的脫色、精制。并具有吸收腸道病菌、解毒作用。
投加粉末炭之前，應注意先將炭粉制成炭漿定量均勻的加入水中，接觸時間越長，除污染效果越好。在粉末炭的使用過程中還應注意以下安全問題；當粉塵濃度達到一定比例時遇明火易發生，故操作間禁止吸煙、火花及明火；應避免與氧化劑混放；由于粉末炭顆粒小、輕，在使用時應注意粉塵污染，操作員須配備防塵口罩，避免吸入肺中。
粉末活性炭應用領域:
主要適用于各種氨基酸工業，精制糖脫色、味精工業、葡萄糖工業、淀粉糖工業、化學助劑、染料中間體、食品添加劑、藥品制劑等高色素溶液的脫色、提純、除臭、除雜。




廣泛應用于制藥工業、精細化工、如原料藥脫色、口服藥用(硅碳銀、解毒劑、清腸劑)、化工原料、醫藥中間體、化學原料藥、生物制藥、生化科技、各種制劑注射液的脫色、提純、精制。適用于醫藥業如抗菌素、鏈霉素、潔霉素、慶大霉素、青霉素、氯霉素、磺氨類、生物堿、激素類、布咯芬、撲熱息痛、維生素B1、維生素B6、維生素C、甲硝唑、沒食子酸等，亦可用于乙二醛、苯駢三氮唑、甲脂、甘油等精細化工制品的脫色、除雜、去異味。
粉末活性炭制備方法:
粉狀活性炭以優質木屑為原料，經特殊生產工藝精制而成，有物理法、化學法兩種。經水蒸氣活化后，精制處理，粉碎而成。關于粉狀活性炭工藝流程如下：
1、木屑的篩選和干燥
2、配料和浸漬
3、裝盤進爐活化
4、回收、漂洗
5、離心脫水、干燥和粉磨
6、進入包裝流程、倉庫存儲
粉末活性炭性質：以優質果殼和木屑為原料，經蒸汽活化后，精制處理，粉碎而成，外觀為黑色細微粉末狀，無毒、無味,具有比表面積大，吸附能力強。
粉末活性炭用途：本品適用于醫藥、食品添加劑、味精、化工、飲料等產品的脫色、除雜、精致，適用于水的凈化處理。
物理法粉狀活性炭品種指標：
GB/T1380.4-1999
物理法
亞甲基蘭，m1/0.1g≥ 11
焦糖脫色率，%≥
水分≤ 10
PH值 5-7
灰分含量，%≤ 3
酸溶物含量，%≤ 0.8
鐵含量，%≤ 0.02
氯化物含量，%≤ 0.1
粉末活性炭外觀：為黑色粉末，無臭，無味，在一般溶媒中均不溶解。
粉末活性炭性能：以優質木屑和果殼為原料，氯化鋅、磷酸為活化劑，經碳化、活化精制而成，成品吸附能力優異，雜質含量。
粉末活性炭用途：適用于葡萄糖蔗糖、麥芽糖等糖類的脫色相精制，以及檸檬酸、胱胺酸、油脂、化工產品中大分子色素的去除、提純和精制。
化學法粉狀活性炭品種指標：
項目 GB/T1380.3-1999
化學法
亞甲基蘭，m1/0.1g≥
焦糖脫色率，%≥ 100
水分≤ 10
PH值 3-8
灰分含量，%≤ 3
酸溶物含量，%≤ 1
鐵含量，%≤ 0.05
氯化物含量，%≤ 0.2
粉末活性炭吸附能力:
吸附分液相吸附和氣相吸附兩類，液相吸附能力常以吸附等溫線進行評價，氣相吸附能力以溶劑蒸氣吸附量評價。
吸附等溫線表示一定溫度下吸附系統中被吸附物質的分壓或濃度與吸附量之間的關系，即當保持溫度不變，可測得平衡吸附量和分壓或濃度間的變化關系。以剩余濃度為橫軸，以活性炭單質量的吸附量為縱軸可繪出關系曲線。
當保持分壓或濃度不變，可測得平衡吸附量和溫度間的變化關系，繪出關系曲線，即吸附等壓線。由于在工業裝置中少量成分吸附大致在等溫狀態下進行，所以吸附等溫線較為重要和常用。
溶劑蒸氣吸附量表示氣相吸附性能，可用顆粒活性炭的四氯化碳吸附率的測定為例，在規定的試驗條件下，即規定的炭層高度、氣流比速、吸附溫度、測定管截面積、四氯化碳蒸氣濃度的條件下，持含有一定四氯化碳蒸氣濃度的混合空氣流不斷地通過活性炭，當達到吸附飽和時，活性炭試樣所吸附的四氯化碳的質量與試樣質量之百分比作為四氯化碳的吸附率。

粉末活性炭可燃性粉塵爆炸事故分析
粉塵是指在空氣中依靠自身重量可沉淀下來，但也可持續懸浮在空氣中一段時間（包括ISO4225中定義的粉塵和顆粒的固體微小顆粒。 粉塵有多種多樣的性質，按不同的物性可分 為：吸濕性粉塵、不吸濕性粉塵；不粘塵、微粘塵、中粘塵、高粘塵；可燃塵、不燃塵；高比電阻塵、一般比電阻塵、導電性塵；可溶性粉塵、不溶性粉塵。 與空氣混合后可能燃燒或悶燃的是可燃性粉塵，可燃性粉塵又分為導電性粉塵和非導電性粉塵。以下所講的均為可燃性粉塵。
一、可燃性粉塵的行業分布
在礦山開采、粉末冶金、糧食加工、食品生產、高分子塑料工業、合成染料和涂料，新型洗滌劑、漂白粉、農藥和藥品制造業以及植物纖維紡織工藝等普遍存在著粉塵爆炸的危險。
隨著生產技術向均質化、流態化發展，出現可燃性粉塵的行業越來越多。如：金屬：鎂粉、鋁粉、鋅粉；碳素：活性炭、電炭、煤；糧食：面粉、淀粉、玉米面； 飼料：魚粉； 農產品：棉花、亞麻、**、糖；林產品：木粉、紙粉；合成材料：塑料、染料；火藥、炸藥：黑火藥、TNT。
二、可燃性粉塵爆炸概念和原理
（一）粉塵爆炸。懸浮在空氣中的可燃性粉塵（又稱之為爆炸性粉塵），當達到爆炸下限以上，遇點火源瞬間發生燃燒，產生高溫致使有限空間內燃燒后產生的混合氣體迅速膨脹、壓力增大，產生聲響的過程。
（二）粉塵爆炸的化學反應原理。細小的、懸浮在空氣中的可燃性粉塵，是反應（迅速燃燒）的還原劑、而空氣中的氧氣是反應中的氧化劑，爆炸過程釋放大量熱量，產生熱波、產生破壞力。粉塵爆炸實際上是一種特殊的氧化還原化學反應。
爆炸發生后，有機化合物生成了穩定的二氧化碳和水；金屬粉塵爆炸后則生成了高化合價的氧化物，如鋁粉（Al）爆炸后，生成三氧化二鋁并釋放出大量的熱量
三、粉塵爆炸的條件
粉塵的火災爆炸事故多發生在煤礦、面粉廠、糖廠、紡織廠、硫磺廠、飼料、塑料、金屬加工廠及糧庫等廠礦企業。這與粉塵爆炸所需條件有關。粉塵爆炸本身是一類特殊的燃燒現象，它也需要可燃物、助燃物和點火源三個條件。
（一）粉塵本身是可燃粉塵。可燃粉塵分有機粉塵和無機粉塵兩類。有機粉塵如面粉、木粉、化學纖維粉塵等，基本是可燃的。而無機粉塵包括金屬粉塵和一部分礦物性粉塵（如煤、硫等），也都是可燃粉塵。黃沙和塵土的粉塵也很微小，但由于它們本身不能夠燃燒，因此不具危險性。
（二）粉塵必須懸浮在助燃氣體（如空氣中），并混合達到粉塵的濃度爆炸極限。粉塵在助燃氣體中懸浮是由于粉碎、研磨、輸送、通風等機械作用造成的。大粒徑的粉塵一般沉降為只有燃燒能力的沉積粉塵，只有小粒徑的粉塵才能在助燃氣體中懸浮。同時，爆炸粉塵的危險性也用濃度爆炸極限下限來表示，一般是20-60g／m3，低于這個濃度，難以形成持續燃燒，更談不上爆炸。
（三）有足以引起粉塵爆炸的點火源。粉塵具有較小的自燃點和較小點火能量，只要外界的能量**過較小點火能量（多數在10mJ-100mJ）或溫度**過其自燃點（多數在400℃-500℃），就會爆炸。
當上述三個條件同時滿足時，就可能發生粉塵火災爆炸事故
四、可燃性粉塵爆炸的危害性
（1）粉塵爆炸有產生二次爆炸的可能性。由于粉塵的初始爆炸氣浪會將沉積粉塵揚起，在新 的空間達到爆炸濃度而產生二次爆炸。這種連續爆炸會造成較大的破壞。
（2）粉塵爆炸會產生有毒氣體。產生的有毒氣體是一氧化碳和爆炸物（如塑料）自身分解的毒性氣體。毒氣的產生往往造成爆炸過后的眾多人畜中毒傷亡，必須充分重視。
五、預防可燃性粉塵爆炸的安全對策措施
（一）技術預防措施
（1）廠房位置和朝向的選擇
① 產塵車間在工廠總平面圖上的位置，對于 集中采暖地區應位于其它建筑物的非采暖季節主 導風向的下風側，在非集中采暖地區，應位于全年 主導風向的下風側。
②廠房主要進風面應與夏季風向頻率較多的 兩個象限的中心線垂直或接近垂直。
③ 對 I、Ⅱ、Ⅲ形平面的廠房，開口部分應朝向夏季主導風向，并在 0 ～ 45o之間。
④ 在考慮風向的同時，應盡量使廠房的縱墻 朝南北向或接近南北向，以減少西曬，在太陽輻射 熱較強及低緯度地區尤須特別注意。
（2）工藝方法和工藝布置合理化
①采用新工藝、新設備、新材料做到機械化、 自動化、消滅塵源或減少粉塵飛揚。
②工藝布置必須合理，在工藝流程和工藝設 備布局時，應使主要操作點位于車間內通風良好 和空氣較為清潔的地方。
（3）粉塵擴散的控制
①密閉控制。對產塵點的設備進行密閉，防止粉塵外逸的措施。
②消除正壓。粉塵從生產設備中外逸的原因之一是由于物料下落時誘導了大量空氣，在密閉 罩內形成正壓，為了減弱和消除這種影響，應該降 低落料高差，適當減少溜槽傾斜角，隔絕氣流，減 少誘導空氣量，降低下部正壓等。
（4）靜電消塵與濕法消塵
①靜電消塵。靜電消塵裝置是建立在電除塵 和塵源控制方法的基礎上。它主要包括高壓供電 設備和電收塵裝置（ 包括密閉罩和排風管）兩部 分。直接利用生產設備的密閉罩和排風管作為陽 較，在其空間中裝設電暈線，并接上高壓電源，構 成簡易的電除塵器。
② 濕法消塵。在工藝允許的條件下，可以采 用濕法消塵的措施來達到防塵的目的。
（5）通風除塵。采用通風除塵系統來使工作 地點的粉塵濃度達到國家衛生標準是工廠防塵工 作的又一重要措施。這常采用局部排風的除塵系 統，對其排氣進行凈化處理后排入大氣。有時也 輔以機械的全面排風（ 如屋頂通風器或軸流通風 機）或自然排風（如利用通風天窗排氣）。
（6）采取可靠有效的防護措施。對于較小的粉碎裝置，可以增加其強度，并要考慮防止爆炸火焰通過連接處向外傳播；為減小爆炸的破壞性可設置泄壓裝置，如對車間采用輕質屋頂、墻體或增開門窗等。但應注意，泄壓裝置宜靠近易發生爆炸的部位，不要面向人員集中的場所和主要交通要道；為減少助燃氣體含量，在粉塵與助燃氣體混合氣中添加惰性氣體（如N2），減少氧含量，也是可行方法之一。（但對有些場所不可能實現，且造價亦高，目前實用價值較小）。也可以采用**的粉塵爆炸抑制裝置，避免事故的發生。另外加強工作人員的安全教育，加大管理力度，及時清掃、檢修設備也是必不可少的防護措施。
（二）組織措施
組織管理措施在大多數情況下是有效的，甚至在特定場合能替代技術預防措施，包括：
（1）對員工的訓練；
（2）制定詳細的操作說明及工作程序；
（3）對危險場所的工作實施充分的監督和管理。
此外各有關職能部門必須加大對粉塵爆炸高危場所的排查力度，將其納入我市的隱患排查體系，對有可燃性粉塵存在的場所的實施充分、有效的監管措施。
總之，隨著經濟的發展，塑料、有機合成、粉末冶金及糧食加工等工業也不斷發展。粉塵的種類和用量急驟增加，加之操作工藝的自動化、連續性，粉塵爆炸的潛在危險性大大增加，預防粉塵爆炸有較高的現實意義。因此在生產過程中要嚴格執行國家的技術規范和操作規程，落實各項安全規章制度，避免粉塵爆炸事故的發生。
為有效防止粉塵爆炸事故的發生，凡是有可燃性粉塵存的工廠或車間的建設和管理及操作，要嚴格按照國家標準GB 15577-2007《粉塵防爆安全規程》執行。

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主要產品有：椰殼活性炭，凈水活性炭，蜂窩活性炭，空氣凈化炭，柱狀活性炭，粉狀活性炭，工業廢水凈化炭。

公司活性炭產品具有灰份低、機械強度高、孔隙發達、比表面積大、吸附能力強等優良特性，產品性能處于國內水平之列，產品廣泛用于飲用水凈化、污水廠的廢水處理，鋼鐵廠及火力發電站的廢氣處理，空氣凈化、食品脫色、溶劑回收及勞動防護等領域。