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防毒保护是活性炭最早的气相应用领域之一

发布时间:2014-12-19 新闻来源:WWW.XLIDA.CN  浏览次数:

防毒保护是活性炭最早的气相应用领域之一,从第一次世界大战开始起,活性炭就被用作防毒面具,至今仍被广泛应用。与早期相比,现在防毒保护用活性炭的特性已有很大提高,除防护毒气外,还应用于原子反应堆或应用放射性物质的一些领域,用于吸附清除放射性气体和蒸气,防止放射性污染。

防毒保护用的活性炭必须具有以下性质:

     吸附速度快,能迅速除去有毒气体;

     具有尽可能大的吸附量;

     受温度、湿度的影响不大;

     压力损失小;

     机械强度大、耐磨性好;

     价格低廉;

     吸附剂之间不发生化学反应,不腐蚀装填容器。

煤质颗粒活性炭很好地符合以上要求,因而在防毒保护方面应用较多。为提高防毒保护性能,多对活性炭进行浸渍处理,添加不同的催化剂使之具有对不同毒气选择吸附的特性。浸渍常用的是铜、锌、银、锰、CoVCrMo的化合物及吡啶等,浸渍时选用大孔和中孔较发达的颗粒活性炭。根据保护对象的不同,浸渍剂可以是上述化合物的一种或多种。迄今为止,最成熟、最具有广谱防护能力的保护用活性炭仍是以CuCrAg三种金属氧化物作负载组分。近年来,该领域的一些专家拟采用MoVZn等过渡金属元素取代可能会影响人体健康的Cr元素。

一般来讲,活性炭防护毒气的机理可以分为以下三种。

①物理吸附    一般活性炭;

②化学吸附    浸渍活性炭;

③催化反应    CoCuAgMn等氧化物的混合物。

核辐射、生物制剂和化学制剂的防护,一直是煤质颗粒活性炭的主要应用领域之一。目前最成熟、应用最广泛的是一种负载了适当比例铬酸盐、铜盐及银盐的活性炭产品,这种浸渍活性炭经过热处理后在炭表面形成CuOCu2OCrO3Ag2O等各种金属氧化物,可同时提供物理吸附、化学吸附剂催化反应作用,对于目前列为化学毒剂如光气、苯氯乙酮、氯化氰、亚当氏气等能很好地防护。在活性炭的选择方面,中国及前苏联多采用粒径0.7~1.5mm的柱状炭作基炭,欧美国家及日本则多采用12×30目压块破碎炭作基炭。

在制备防护用活性炭的原料煤选择方面,世界各国并不相同。例如,美国采用匹兹堡黏结性烟煤;美国采用混合煤;中国习惯上采用半无烟煤为主原料,近年来则普遍采用粘结煤为主原料;前苏联则采用库兹巴斯每天的烟煤。

在工业领域,防毒保护更为普遍。与军用防毒强调全效多功能而采用多组分浸渍活性炭不同,工业防毒要求更为有针对性地选用活性炭或浸渍活性炭。例如,防护工厂中的有机溶剂蒸气,采用一般活性炭;防护酸性气体,采用碱浸渍活性炭;防护氢氰酸,采用铜盐浸渍活性炭;防护二硫化碳,采用碳酸氢钾浸渍活性炭。此外,也有一些场合需要进行复方浸渍,例如,防护氯化氰和氢氰酸的浸渍活性炭采用复方浸渍,将重铬酸钾溶液、硝酸银溶液和碱式碳酸铜+碳酸氨+氨水三种溶液混合后浸入活性炭,再经干燥、热处理而得。

在核电站中,为避免产生的疝气、氪气及放射性碘(大部分为无机碘,少量为碘甲烷)等放射性物质泄漏造成危害,稀有气体阻滞装置中装填有厚度为几十米、质量达数千吨的活性炭进行脱除,以保证对放射性气体的100%捕集并在装置中有充分的时间衰变为不具放射性的同系物。另外,为避免出现核泄漏危险,在工作室的中央空调系统的集中部核各通风口处,还设有装填浸渍活性炭(多浸渍碘化钾)的放射性气体捕集过滤器,用来去除放射性气体。

此外,目前市售的民用防护器材中,也普遍采用煤质活性炭作为吸附剂实现对特定气体的防护目的。例如,如果居民住宅装修不当,可能会引起放射性气体疝气、氪气、氡气超标,导致居住者出现健康问题,安装了装有煤质颗粒活性炭的空气净化器后,能够降低危险。

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