瓦爾樹脂

① 核電石墨的生產原料是什麼

核石墨用於核工業方面的石墨材料。有原子反應堆用中子減速劑、反射劑、生產同位素用的熱柱石墨、高溫氣冷堆用的球狀石墨和塊狀石墨等等。
石墨作為反應堆材料的優缺點如下：
(1)石墨具有較高的散射截面和極低的熱中子吸收截面，較高的散射截面用以慢化中子，低的吸收截面防止中子被吸收，使得核反應堆能夠利用少量燃料達到臨界或正常運行。
(2)石墨是耐高溫材料，它的三相點，15MPa時為4024℃，因此不能採用熔化、鑄造、鍛造等熱加工方法製造而只能採用類似粉末冶金的方法。它不像金屬那樣強度隨溫度而下降，而是略有增加，在2000℃以下應用，不會出現問題。
(3)石墨有良好的導熱性能，在堆內可以有效地降低溫度梯度，不致產生太大的熱應力。
(4)石墨化學性質非常穩定。除了高溫下的氧化、水蒸氣外，可以耐酸、鹼、鹽的腐蝕，因而可以用作熔鹽核反應堆和鈾鉍核反應堆的堆芯構件。
(5)石墨抗輻照性能極好，能長期在堆內服役30～40年。
(6)石墨可加工性好，可以加工成各種形狀的構件。
(7)石墨原料豐富，價格便宜，容易製成純度高、強度大、不同密度要求的各種核石墨，但石墨也有缺點，它是各向異性晶體結構，成層狀分布，原子密集於a、b晶面，同層原子最近距離為0.141nm，相互為共價結合，具有較強的結合力；而層距離為0.335nm，層間結合力為范德瓦爾力，結合力較弱。這種各向異性在石墨的物理、強度、輻照等行為中都會強烈地表現出來。
分類用於核反應堆炭素材料，按材料分有石墨類、炭質類、熱解石墨和各向同性石墨、含硼石墨等。按用途分有減速材料(慢化劑)、反射材料、包殼、熔煉鈾鹽坩堝等。
減速材料在核反應堆內U等核分裂物質在分裂時，放出的中子速度秒速約3萬km(能量平均約為2MeV)，很難命中原子核，所以為提高核分裂的幾率，繼續維持連鎖反應，則必須減緩中子速度，使之變為秒速2000m的低速中子即所謂熱中子(能量約為0.025ev)。減速材料的用途就是把這種高速中子減緩成慢中子。
核石墨生產 目前核石墨生產基本上是在普通人造石墨生產工藝基礎上開展起來的。針對核石墨需要高純度、高密度、各向異性小的特點，對現行的石墨生產工藝、原料和設備加以改進，使之達到生產核石墨的要求。
核石墨生產有4個主要問題，即高純度、高密度、各向異性和機械加工。
(1)高純度。核石墨減速劑的純度是最被重視的特性之一。首先選用純度高、雜質含量少的石油焦和煤瀝青作原料。原料雜質中硼含量要低，因1×10的硼含量相當於增加lmb的截面，高溫石墨化大多數金屬雜質在2800～3000℃揮發，而硼高於3000℃亦難除去，因硼與碳形成B4C3。對原料中硼含量要求極其嚴格，除原料外在生產中先後經10多道工序減少外來的雜質和合理工藝制度也是十分重要的。
(2)高密度。核石墨應有較高的密度，一般控制在1.79/cm左右，基本上能滿足石墨堆運行要求，石墨的體積密度表示慢化劑的有效慢化率，密度降低則單位體積內的原子數減少，慢化率也就降低。
(3)各向異性小。石墨用於核反應堆時，由於溫度上升產生熱膨脹和輻照引起的維格納(Wigner)生長。這種現象在垂直於擠壓方向表現甚大，而平行於擠壓方向表現較小，則石墨塊不能按原始形狀同樣比例膨脹。因而石墨這種各向異性膨脹在由許多石墨塊堆積而成的慢化層的結構是不能忽視的。石墨各向異性主要是由於石墨晶體結構具有極度的各向異性性質所致。另一方面在擠壓成型時焦炭顆粒的排列對製品的各向異性也具有決定性的影響，因此要在成型過程中採取措施減少各向異性度。
(4)機械加工。石墨減速層和反射層是由經過精加工的塊狀堆砌而成的。石墨砌體中有供燃料棒、控制棒、儀器和試驗用的各種孔道，這些孔道均有準確的尺寸，此外所有的石墨塊砌體能防止中子流和冷卻氣體的泄漏。為此核石墨加工比任何石墨製品加工要求有更高的精密度。實際上要求精度在幾絲之內。為保證產品加工精度設有專用高精度加工機床。
20世紀40年代以來，石墨曾用於鈾——石墨堆、氣冷堆、改進型氣冷堆、生產堆、熔鹽堆、液態金屬堆、高溫氣冷堆……等堆型。各國在發展反應堆的同時，都在大力發展自己的核石墨工業。
60年代各國先後用天然瀝青砂熔燒成球形各向同性焦為原料製造氣冷堆用石墨。
採用了「二次焦」焦粉為原料(瀝青焦粉先粉碎至數微米或120μm用瀝青或樹脂混捏後焙燒，再破碎至數百微米，成為具有各向同性的二次焦)。製成各向同性或接近各向同性的石墨製品用於高溫氣冷堆。
在原料中摻入石墨粉控制焙燒和石墨化中的膨脹、收縮，防止大規格坯料開裂。
在成型工藝中除採用擠壓工藝外，還採用了模壓成型、振動成型、等靜壓成型等。
石墨在核反應堆中除用於減速材、反射材外，還應用了大量其他炭素材料，如熔煉鈾鹽的石墨坩堝，高溫堆中燃料顆粒熱解石墨包覆層，燒結炭塊，大球球殼等。

② 離子樹脂在廢水處理過程中的工作原理是什麼

離子交換樹脂在廢水處理過程中的工作原理主要是用來吸附及脫附，下面就介紹一下工藝的運用。

吸附原理

漂萊特樹脂在實際應用過程中，廢水中的有毒有機物質通過吸附樹脂(吸附劑)床時，吸附劑和溶質分子之間產生了范德瓦爾引力，溶質分子被吸附在吸附劑表面(一般吸附劑比表面積越高，吸附量越大)。當吸附劑分子與溶質分子能形成氫鍵時，則可大大提高吸附選擇性，有利於溶質分子同水溶液的分離，從而使有毒有機廢水得到凈化。

脫附原理：

被吸附的溶質選用適當的方式即可完全洗脫，英國離子交換樹脂可重復利用。溶液經大孔樹脂固定床吸附，吸附流出液有些可直接達標排放，有些稍加調節pH值即可達標排放，有些經深度處理方可達標排放，有的還可作為洗滌水加以重復利用。吸附達飽和的樹脂用脫附劑脫附，低濃度脫附液可在下一批次繼續作為脫附劑使用，高濃度脫附液可回用到生產工段，或者直接回收產品加以綜合利用，實現污染物的資源化。

因此，選用比表面積高、孔徑適中、孔分布窄、機械強度高的漂萊特軟化樹脂可提高樹脂的吸附、脫附能力，適當調節樹脂極性的大小，使吸附劑和溶質分子之間人為的產生氫鍵作用，可大大提高樹脂的吸附選擇性和樹脂固定床吸附工藝的效率。
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③ 凈水處理，預處理中的活性炭的需求量應該怎樣計算。還有樹脂，石英砂的量。

凈水處理1、石英砂做底層厚度為罐體的四分之一
2、填裝交換樹脂厚底為罐體的四分之一
3、活性炭在上層多填裝一些，這樣處理出來的水質，純凈、甘甜。
活性炭在凈水中發揮的作用：
【嵩山】活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、膠體、有機物(合成洗滌劑、農葯、除草劑、殺蟲劑、合成染料、三鹵甲烷、鹵乙酸、內分泌干擾物如鄰苯二甲酸酯PAES等)、重金屬(如汞、銀、鎘、鉻、鉛、鎳等等)、放射性物質等，是凈水器中使用最早、最廣泛實用的凈水材料。不僅一般活性炭凈水器，在家用反滲透純水機，以及多數超濾、陶瓷、KDF、UV等凈水器中，都會用到活性炭。

【嵩山】活性炭和KDF都能去除水中余氯，但KDF和氯反應生成鋅離子(Zn2+)，可能會導致水中鋅超標，而用活性炭除氯則沒有這類擔心。

【嵩山】活性炭在活化過程中形成大量的各種形狀的細微孔，構成了巨大的具有吸附作用的表面積，其比表面積為500～1200m2/g，比表面積越大，吸附效果越好。

二、【嵩山】活性炭在凈水中負面的影響：

(1)活性炭吸附了大量的有機物，這些有機物會成為細菌等微生物的營養，細菌會在活性炭的微孔中大量繁殖增生，並可能導致出水中菌落總數超標。

(2)凈水器中的活性炭在微生物催化作用下，把水中氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，常出現凈水器出水中的亞硝酸鹽比進水高出很多倍。亞硝酸鹽本身不是致癌物質，但它與水中胺類物質反應生成的亞硝胺是強致癌物質。

(3)在活性炭吸附過濾的出水加溴樹脂(溴代聚苯乙烯海因)過濾或UV殺菌是解決水中微生物超標的好方法。艾歐·史密斯(上海)水處理產品有限公司在部份家用反滲透純水機的後置活性炭濾芯中加上一小段溴樹脂，出水即無菌，出口到歐洲諸國很受歡迎。

三、【嵩山】活性炭在凈水中吸附的機理：

(1)物理吸附：范德瓦爾力。活性炭通過物理吸附可去除水中的有機物、膠體等。

孔分類
平均孔徑（nm）
孔容積(mg/L)
表面積/總表面積(%)
吸附能力

大孔
＞100
0.2～0.5
＜1
提供通道

過渡孔
4～100
0.02～0.1
1～5
吸附大分子有機物

微孔
＜4
0.15～0.9
＞95
主要吸附區

2)化學吸附：化學反應及催化作用。活性炭通過物理吸附可去除水中的余氯、氯胺等等。

C + Cl2 + H2O —→ CO +2H+ + 2Cl-

C + ClO- —→ CO + Cl-

C +2NHCl2 + H2O —→ CO + N2 + 4H+ + 4Cl-

四、如何提高活性炭在凈水器的凈水效果

1、選擇質量好的活性炭。凈水用活性炭的標准目前有：

(1)GB/T7701.4——1997《凈水用煤質顆粒活性炭》

(2)GB/T13803.2——1999《凈水用木質活性炭》

(3)DL/T582——2004《火力發電廠水處理用活性炭使用導則》

(4)LY/T1331——1999《凈水用載銀活性炭》

國家標准(1)、(2)和林業行業標准(4)測碘吸附值和亞甲基藍吸附值，主要反映活性炭中微孔的多少;電力行業標准(3)測活性炭對天然水中四種有代表性的有機物(腐殖酸、富里酸、木質素、單寧)的吸附容量和吸附速度，主要反映活性炭中過渡孔的多少。凈水器生產廠選擇凈水器用活性炭時，建議按(3)方法來選擇較好的活性炭。

此外，水份(≤10%，越小越好)、強度(≥95%，越大越好)、粒度(≥95%，家用凈水器用顆粒活性炭建議選用16～32目即Φ1.3～0.6mm的粒徑)都是必須考核的指標。

2、凈水器製造廠應該采購質量好的活性炭，並抽查和檢測每批進貨的活性炭，以防購進劣質產品。

現在市場上很多活性炭都摻有回用料，有的甚至於全部是回用料。活性炭生產廠購進用戶已使用過並報廢的活性炭，再回爐處理一下，有的甚至放露天場院在太陽下曬干後即充新品賣出或摻進新活性炭中，以降低成本和售價。上海疾控中心就曾檢測到活性炭濾芯CODMn去除率為零的怪事。另外，還有水洗，應該用純水，但成本高，很多活性炭廠沒有純水裝置，就用河水、井水甚至用臭水溝中的水去洗炭，這樣的活性炭都被污染了。所以千萬不要買太便宜的活性炭使用。活性炭凈水器在到達額定總凈水量時，其化學耗氧量CODMn去除率和總溶解性有機炭DOC去除率均應≥25%，前者在城鎮建設行業標准CJ3023和衛生部《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范——一般水質處理器》(2001)中均有規定，後者在CJ3023中有規定。

3、【嵩山】活性炭發揮凈水作用，不論物理吸附還是化學吸附，都需要一定的時間。因此，凈水器生產廠要改進活性炭過濾器或活性炭濾芯的設計，盡可能增加水和活性炭的接觸時間，接觸時間=炭柱長度/水在炭柱中的流速，增加炭柱長度和活性炭用量，降低水的流速，都能延長水和活性炭接觸時間，提高活性炭的凈水效果和出水水質。

(1)對大型活性炭水質處理器來說，在機械行業標准JB/T2932-1999《水處理設備 技術條件》中規定，以去除游離氯為目的，水在活性炭過濾器中的流速應≤20m/h，出水水質為殘余氯<0.1mg/L;以去除有機物為目的，水在活性炭過濾器中的流速應≤10m/h，出水水質為CODMn<2mg O2/L。在大型反滲透裝置的預處理中，余氯和有機物都應去除，則取流速為10 m/h，如以活性炭濾層高1m計算，那麼水和活性炭的接觸時間為0.1h，即6分鍾。

(2)對家用活性炭凈水器來說，很難做到有這么長的接觸時間。在城鎮建設行業標准CJ3023-1993《活性炭凈水器》中，沒有給出接觸時間或水流速等具體數據，但其5.2.1規定，活性炭過濾器過濾柱的有效高度與直徑之比採用2～6為宜，實際上也是增加炭柱高度，延長水和活性炭接觸時間，防止水不與炭接觸而穿透。有些凈水器，採用多級活性炭濾芯，也是這個作用。總之，活性炭與水接觸時間越長，吸附效果越好。

4、活性炭凈水器使用說明書，應告誡用戶，開啟凈水器後，要放掉一部份水，把凈水器濾筒、管道中的積水排放掉，然後再接取新鮮過濾水使用。否則，經長時間浸泡，活性炭中細菌會大量繁殖超標，亞硝酸鹽也可能增多，因此一定要把凈水器中的殘積水先放掉。

5、活性炭凈水器使用說明書，應告誡用戶，活性炭要勤換，一般半年就要更換。特別是南方以地面水為水源的自來水，水中膠體物質多、有機物含量高，更要及時更換凈水器中的活性炭濾芯。活性炭吸附有機物飽和後，非但不能再起到吸附和凈水作用，反而會釋放出有害物質，使凈水器成為「污水器」。

凈水器行業在發展，活性炭的技術也在發展，作為與凈水器結緣已久的「伴侶」，活性炭一直發揮著它應有的作用，當然，隨著技術的發展，我們也期待有更好的活性炭品種的出現，給我們的凈水器事業錦上添花。

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