CN106189379B - 一种炭黑去除PAHs的方法 - Google Patents

Abstract

一种炭黑去除PAHs的方法，涉及一种炭黑脱污技术，包括以下几个步骤，步骤A，对炭黑进行脱水处理；步骤B，把炭黑放置到倾斜的滑道上让其自然滑落，同时对滑道进行左右震动，让炭黑分散。步骤C，让炭黑从滑道上掉落到低温等离子发生装置内的等离子发生室，炭黑在等离子发生室内正负极板之间经过的时间不少于1S，正负极板之间产生的低温等离子体让附着在炭黑表面的多环芳烃发生还原反应生成二氧化碳和水汽。步骤D，炭黑进入冷却室冷却。步骤E，对冷却完成的炭黑进行称量封装。与现有技术相比，本发明能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃污染环境以及危害工人健康的问题。

Description

一种炭黑去除PAHs的方法

技术领域

本发明涉及一种炭黑脱污技术，尤其涉及一种炭黑脱PAHs的方法。

背景技术

炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从 10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物（具有较大的粘附性）。炭黑的应用领域非常广泛，可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂，在工业领域有着重要的作用。

多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物，包括萘、蒽、菲、芘等 150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon，简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷，常见的多环芳烃具有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物，其中15种属于多环芳烃。多环芳烃(PAHs)是一种非常严重的污染物。

在炭黑的生产过程中，多环芳烃(PAHs)会无可避免的产生，同时又因为炭黑本身具有粘附性，PAHs会附着在炭黑上，一般的物理清洁过滤方法无法完全清除炭黑上的PAHs，使得炭黑产品上仍具有污染物，不仅无法通过国外的环保验证，还会在实际生产中对工人造成伤害。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种炭黑去除PAHs的方法，能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃(PAHs)，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃(PAHs)污染环境以及危害工人健康的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决，一种炭黑去除PAHs的方法，包括以下几个步骤，步骤A) ：对炭黑进行脱水处理，使得所述炭黑的含水率低于2%；步骤B）：把所述炭黑放置到倾斜的滑道上让其自然滑落，所述滑道的倾斜度在30°至45°之间，同时对所述的滑道进行左右震动，让所述的炭黑分散；步骤C）：让所述的炭黑从所述的滑道上掉落到低温等离子发生装置内的等离子发生室，所述的等离子发生室温度控制在150℃至250℃之间，所述等离子发生室内设置有可振动的分离膜，所述的分离膜背面设置有吸气装置，所述的炭黑在所述等离子发生室内正负极板之间经过的时间不少于1S，正负极板之间产生的低温等离子体让附着在所述炭黑表面的多环芳烃发生还原反应生成二氧化碳和水，其中二氧化碳和水汽通过透气膜排出；步骤D）：所述炭黑从低温等离子发生装置内排出后进入冷却室冷却，所述炭黑冷却到不高于30℃；步骤E）：对冷却完成的所述炭黑进行称量封装。

上述技术方案中，优选的，在所述的步骤C中，所述的炭黑在正负极板之间经过的时间为3S，如果所述的炭黑单次在正负极板之间经过的时间不足3S，则需要重新进行步骤B和步骤C直至达到时间要求后再进行步骤D让所述的炭黑冷却。

上述技术方案中，优选的，在步骤D中，所述的炭黑进入干燥的热交换室进行热交换冷却，交换的热量进入低温等离子发生装置为离子发生室加热。

上述技术方案中，优选的，在步骤B中，先将所述的炭黑打碎，打碎后所述的炭黑不大于50目，然后把所述的炭黑放置到所述的滑道上。

现有炭黑的工业化生产大多为燃烧油高温裂解法，在燃烧油的高温裂解过程中不可避免的会产生多环芳烃(PAHs)，部分多环芳烃会在剩下的制备过程被分解还原，但是炭黑本身具有一定的吸附性，还有部分多环芳烃会附着在炭黑的表面。由于附着在炭黑上的多环芳烃并不能用一般的物理过滤法有效的去除，而且使用化学药剂去除多环芳烃则会对炭黑造成不良影响，因此现有的炭黑多多少少都会附着部分多环芳烃。为此本发明通过低温等离子技术去除附着在炭黑上的多环芳烃，其主要原理是让低温等离子体接触炭黑表面，此时低温等离子体让炭黑表面的多环芳烃发生还原反应，变成二氧化碳和水，在这个过程中低温等离子则不会对炭黑造成任何影响，使得炭黑可以完美的脱除多环芳烃(PAHs)，达到环保要求。

与现有技术相比，本发明能够有效去除附着在炭黑上的多环芳烃(PAHs)，使得炭黑原料无毒环保，解决了炭黑作为原材料在生产过程中散发多环芳烃(PAHs)污染环境以及危害工人健康的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种炭黑去除PAHs的方法，包括以下几个步骤。步骤A：对炭黑进行脱水处理，使得炭黑的含水率低于2%，优选的炭黑含水率低于1.5%因为炭黑的含水率越低，低温等离子除多环芳烃效果越好。步骤B：将炭黑打碎，打碎后的炭黑不大于50目，然后再把炭黑放置到倾斜的滑道上让其自然滑落，滑道的倾斜度在30°至45°之间，同时对所述的滑道进行左右震动，让炭黑分散。这样设置是为了能让炭黑下降时均匀分散，减少炭黑时的厚度，方便低温等离子体穿过，避免部分炭黑无法与低温等离子体接触。步骤C：让炭黑从滑道上掉落到低温等离子发生装置内的等离子发生室，炭黑在等离子发生室内正负极板之间经过的时间不少于1S。一般而言，炭黑在正负极板之间经过的时间为3S，因为重力因素，如果要在正负极板之间经过3S则需要正负极板的高度要达到几十米，因此可以让炭黑重复进入等离子发生室，每次进入时间控制在1S左右，这样正负极板的高度就可以控制在10米上下，不仅可以使得整个装置的小大缩小还不影响脱除多环芳烃(PAHs)的能力。等离子发生室温度控制在150℃至250℃之间，在这个温度段可以较好的让多环芳烃(PAHs)发生反应，同时还让产生的水变为水蒸气。在等离子发生室内设置有可振动的分离膜，分离膜背面设置有吸气装置，通过吸气装置抽走多环芳烃(PAHs)还原分解产生的二氧化碳和水蒸气保持等离子发生室干燥洁净。分离膜只能让气体通过，部分炭黑会被吸附在膜上，为此分离膜可振动，把吸附上的炭黑抖落防止炭黑堵住分离膜。步骤D：炭黑从低温等离子发生装置内排出后进入干燥的热交换室进行热交换冷却，交换的热量进入低温等离子发生装置为离子发生室提供部分热量。

低温等离子体去除多环芳烃(PAHs)的原理是：会发生电晕放电的低温等离子体在放电过程中，电子从电场中获得能量，通过非弹性碰撞将能量转化为多环芳烃(PAHs)分子的内能或动能，获得能量的多环芳烃分子被激发或发生电离形成活性基团，同时干燥空气也在高能电子的作用下产生大量的活性氧，羟基氧等活性基团，这些活性基团之间相互碰撞后引发一系列的复杂物理、化学反应最终转化为二氧化碳和水等物质。由于炭黑是一种无定型碳，低晶体，电离程度很低，低温等离子体不会让炭黑发生反应，保持炭黑稳定。

Claims (4)

1.一种炭黑去除PAHs的方法，其特征为包括以下几个步骤，步骤A) ：对炭黑进行脱水处理，使得所述炭黑的含水率低于2%；步骤B）：把所述炭黑放置到倾斜的滑道上让其自然滑落，所述滑道的倾斜度在30°至45°之间，同时对所述的滑道进行左右震动，让所述的炭黑分散；步骤C）：让所述的炭黑从所述的滑道上掉落到低温等离子发生装置内的等离子发生室，所述的等离子发生室温度控制在150℃至250℃之间，所述等离子发生室内设置有可振动的分离膜，所述的分离膜背面设置有吸气装置，所述的炭黑在所述等离子发生室内正负极板之间经过的时间不少于1S，正负极板之间产生的低温等离子体让附着在所述炭黑表面的多环芳烃发生还原反应生成二氧化碳和水，其中二氧化碳和水汽通过分离膜排出；步骤D）：所述炭黑从低温等离子发生装置内排出后进入冷却室冷却，所述炭黑冷却到不高于30℃；步骤E）：对冷却完成的所述炭黑进行称量封装。

2.根据权利要求1所述的一种炭黑去除PAHs的方法，其特征为，在所述的步骤C中，所述的炭黑在正负极板之间经过的时间为3S，如果所述的炭黑单次在正负极板之间经过的时间不足3S，则需要重新进行步骤B和步骤C直至达到时间要求后再进行步骤D让所述的炭黑冷却。

3.根据权利要求1所述的一种炭黑去除PAHs的方法，其特征为，在步骤D中，所述的炭黑进入干燥的热交换室进行热交换冷却，交换的热量进入低温等离子发生装置为离子发生室加热。

4.根据权利要求1所述的一种炭黑去除PAHs的方法，其特征为，在步骤B中，先将所述的炭黑打碎，打碎后所述的炭黑不大于50目，然后把所述的炭黑放置到所述的滑道上。