活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學研合作

　　活性炭用于去除養(yǎng)豬場通風空氣中的氨

　　豬肉是消費最廣泛的肉類，全球生豬產(chǎn)量估計每年約為12億頭豬。氨是養(yǎng)殖場通風空氣中排放的主要污染物之一，如果不能有效處理污染物，畜牧業(yè)對環(huán)境造成的影響會很大。在從廢氣中去除氨的技術中，最常用的是吸吸附法。

　　了解養(yǎng)豬場中的氨

　　氨(NH3)是一種具有獨特氣味的無色氣體，是動物糞便中含氮化合物分解過程中產(chǎn)生的。在養(yǎng)豬場中，由于糞便管理、通風系統(tǒng)和墊料等因素，氨會在空氣中積聚。氨的存在會對動物福利、生長性能和農(nóng)場整體生產(chǎn)力產(chǎn)生負面影響。

　　活性炭的作用

　　活性炭又稱活性炭，是一種高度多孔的材料，能有效吸附空氣和水中的各種氣體和雜質(zhì)。其大表面積和多孔結構使其能夠吸附氨分子，使其成為空氣凈化的合適選擇。

　　作用機制

　　活性炭主要通過吸附過程發(fā)揮作用，其中氨分子粘附在碳顆粒的表面。此過程可以以不同的形式發(fā)生，包括：

　　物理吸附：涉及范德華力并且是可逆的。它可以吸附多種污染物。

　　化學吸附：涉及氨和碳表面官能團之間化學鍵的形成。該過程通常是不可逆的，并且可以提高氨去除效率。

　　活性炭多孔結構參數(shù)對氨吸附的影響

　　研究多孔結構參數(shù)對氨吸附特性的影響，旨在檢查這兩組是否相關以及如何相關。結果如圖1所示。對所有原材料、炭和制備的活性炭進行了分析。

　　圖1：氨吸附能力和可逆性與原材料、炭和制備的活性炭的多孔結構參數(shù)的相關性。

　　發(fā)現(xiàn)吸附容量與BET表面積、微孔和總孔體積之間存在明顯的正相關關系。對于微孔體積依賴性具有最高值。基于對吸附過程的了解，可以假設微孔可能在小分子氨的吸附中發(fā)揮著至關重要的作用。對于表面具有少量官能團的未改性活性炭，氨吸附線性取決于微孔的體積，并且在較小程度上取決于孔的總體積和表面積。可逆吸附對于多孔結構最發(fā)達的活性炭也是有利的，但是，從最后一張圖可以看出，均勻的微孔結構不是所希望的。吸附分子的高速率內(nèi)部擴散需要中孔。然而，相關系數(shù)低于 0.7 意味著除了多孔結構活性炭之外，還有其他參數(shù)影響氨吸附。 CO 2活化的活性炭具有較高含量的酸性氧官能團，有利于氨吸附。

　　在養(yǎng)豬場實施活性炭系統(tǒng)

　　通風設計

　　為了優(yōu)化氨去除，可以將活性炭集成到農(nóng)場的通風系統(tǒng)中。這可以通過以下方式實現(xiàn)：

　　活性炭過濾器：在通風管道內(nèi)安裝配備活性炭的過濾器。當空氣通過時，氨被吸附，從而改善空氣質(zhì)量。

　　帶活性炭的生物過濾器：將活性炭與生物過濾系統(tǒng)相結合可以利用微生物作用和吸附來提高氨的去除效率。

　　維護與更換

　　定期維護對于確保活性炭系統(tǒng)的有效性至關重要。根據(jù)氨的濃度和所用活性炭的類型，過濾器可能需要每隔幾個月更換一次，以保持最佳性能。監(jiān)測中的氨水平并根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng)有助于管理成本并確保動物健康。

　　使用活性炭的優(yōu)點

　　有效去除氨：活性炭在吸附氨方面具有很高的效率，從而改善空氣質(zhì)量。

　　無毒且安全：與化學處理不同，活性炭對動物和農(nóng)場工人來說都是安全的，健康風險極小。

　　多功能應用：活性炭系統(tǒng)可以定制，以適應各種農(nóng)場布局和通風設計。

　　可持續(xù)性：通過改善空氣質(zhì)量，活性炭系統(tǒng)有助于改善動物福利，并可以幫助農(nóng)場滿足環(huán)境法規(guī)。

　　挑戰(zhàn)和考慮因素

　　雖然活性炭提供了一種可行的氨去除解決方案，但仍存在一些挑戰(zhàn)需要考慮：

　　成本：活性炭系統(tǒng)的初始投資可能很大，但健康和生產(chǎn)力方面的長期節(jié)省可能會抵消這些成本。

　　吸附能力：活性炭對氨的吸附能力有限。需要定期監(jiān)測和更換，以防止突破并確保有效性。

　　環(huán)境影響：廢活性炭的處置必須謹慎管理，以避免環(huán)境污染。

　　活性炭是降低養(yǎng)豬場空氣中氨含量、改善動物福利和遵守環(huán)境法規(guī)的有效方法。通過在通風設計中實施活性炭系統(tǒng)，養(yǎng)豬戶可以在可持續(xù)實踐方面取得重大進展，確保為動物、工人和周圍社區(qū)提供更健康的環(huán)境。隨著不斷的研究和開發(fā)，活性炭的應用不斷發(fā)展，有望在未來提供更有效的氨管理解決方案。

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