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臭氧应用
 
炭黑行业的应用

一 概述

臭氧(o3)是氧(o2)的同素异形体,常温常压下为气态。臭氧具有强氧化性,能够氧化多数有机物和无机物。利用臭氧对炭黑进行氧化处理在发达国家已得到了广泛的应用,我国以前由于受到臭氧发生设备的限制,臭氧在炭黑加工工艺中进行氧化处理未能得到具体的应用与推广。

我公司技术力量雄厚,采用加拿大、美国和中国专利技术—管式风冷间隙电晕放电技术生产的臭氧发生器采用组合式模块结构,实现机电一体化设计、可编程控制、电脑板操作;气源可为空气和氧气,采用进口分子筛及PSA技术对气源进行干燥净化处理,空气纯度可达到100K(即:每立方米空气中所含微粒小于0.3微米,且数量小于10万个。);具有浓度高(6000-18000PPM)、使用寿命长(可达20000小时)、电耗低(放电电耗为12.5KW.h/Kg.o3)、维护方便等优点,在国内同类产品中,处于领先水平。 该产品安装操作简便,非常适应于制药、食品行业空间和工业用水灭菌使用,在国内率先引入外置外(设备放置在空调外)空气灭菌的概念。

公司于2000年研制出大型中频水冷臭氧发生器,实现了由风冷到水冷的过度,并配有全自动定时控制、液位保护、温度保护、压力保护、臭氧产量调节等系统。该产品最高产量可达10kg/h,使用寿命30000小时以上,且能长时间连续运行,不受环境影响,

该设备大大提高了单位体积产量,缩小了占地面积,适应环境性强,为客户所需大型臭氧发生器提供了良好的选择条件。

二 臭氧在炭黑处理中的优点

炭黑是现代国民经济不可缺少的化工原料,主要用于橡胶工业。近年来,色素炭黑发展很快,目前已涉及到油漆、油墨、涂料、塑料、纤维、纸张、复印炭粉、建筑材料等领域。色素炭黑在炭黑生产中的占有量已从七十年代的6.4%增长到现有的8%,2000年色素炭黑的全球耗量已达到了48万吨。

色素炭黑的生产在二十世纪七十代以前,主要以接触法(槽法和滚筒法)生产,七十年代以后才开发出油炉法色素炭黑。目前,国外除保留极少量生产特殊品种的接触法炭黑生产线以外,全部采用油炉法生产色素炭黑,油炉法色素炭黑正是国内色素炭黑生产的必然趋势

炭黑经过先进的臭氧化处理后,可以增加炭黑表面含氧官能团的数量,增加活性。如炉法炭黑在经过氧化处理后,可以改善其在使用性能上更接近于槽法炭黑。炭黑在臭氧化处理后,可以观察到有如下性能变化:1)PH值降低;2)表面挥发分含量增高;3)流动度增加。氧化处理过程对炭黑的改性起决定性作用

炭黑的氧化有多种方法,一般可分为四类:液相氧化法、气相氧化法、催化氧化法和等离子体氧化法。以硝酸、次氯酸和双氧水等为介质的液相氧化法,由于效率低、设备腐蚀严重,以及环境污染等因素,在发达国家被淘汰;催化氧化法和等离子体氧化技术目前尚属研究阶段。在气相氧化法中如空气、氮氧化物为氧化介质进行氧化,存在着成本费高、生产过程复杂的缺点。使用臭氧作为氧化剂,具有效率高,反应条件适宜等优点,而且能够实现生产高质量的色素炭黑氧化处理的技术要求,因此受到了世界炭黑行业的普遍关注。

天津海豚炭黑公司是我国炭黑行业中的龙头企业,它于2000年定制了我公司风冷系列的1.5kg/h的臭氧发生系统,处理量为500吨/年,经臭氧处理后的炭黑成为了制造高质量油漆、油墨用的色素炭黑,使用效果良好。2005年8月份又从本公司定购了一套水冷系列OZO-ZS1.0KG/h型臭氧发生系统,且已正常运转,未出现任何影响生产的质量事故,并且实现了连续工作、性能稳定、产率大等各项技术指标。

三 臭氧在炭黑处理中的方法

1、定床氧化法:

该方法是将炭黑装入一容器内,然后通入臭氧,同时搅拌炭黑,经过一定时间后,测定样品PH值或挥发分后,可确定是否合格。

2、化床氧化法:

将粒状或粉状炭黑以一定流量通过流化床,与臭氧进行逆流接触,完成氧化过程。臭氧与炭黑反应速度很快,尾气中几乎不含臭氧,只要控制好炭黑与臭氧的配比,就能较好地完成氧化过程。   

3、采用风送氧化法:

该方法具有快速、迅捷的特点,将含臭氧的空气作为风送系统风源,在炭黑输送过程中完成氧化处理。在风送氧化中要注意设备材质必须耐臭氧腐蚀,炭黑在输送过程中停留时间必须足够长。另外,炭黑经过氧化处理后,必须经粉碎20μm左右,其配用性能才能完全体现

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