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粉末活性炭的制造

发布日期:2019-09-18 作者: 点击:

粉末活性炭

制造活性炭的原料种类很多, 制造方法也有多种, 一般要经过炭化和活化两个步骤, 可以在不同设备中也可以在同一设备中顺序进行?


1炭化,将原料在隔绝空气的条件下加热干馏以减少其中的非碳成份先控制在400℃以下, 产生脱水脱酸等分解反应, 再加热到400~ 700℃之间, 将原料中的-O-键破坏, 生成H2O?CO?CO2等气体排出, 并形成芳核间的结合, 随后脱氢, 芳核间大量产生直接结合, 形成二维平面结构, 同时结合上-CH2 -, 形成三维立体结构


2活化, 这是制造活性炭的关键步骤, 有两类方法:一是气体活化法, 用水蒸气或二氧化碳等为活化剂;另一为化学剂活化法, 用氯化锌或磷酸等为活化剂?


气体活化法是使炭在高温下与气体发生反应,将碳化物表面侵蚀, 形成微孔发达的构造, 同时将附着在炭表面上的有机物除去,形成各种功能基团,如羰基?羧基?酚基等, 增强炭的活性常用的气体为高温的水蒸汽(或混合部分CO2 或氮气) , 反应温度800~ 1000℃ , 此时碳和H2O 反应生成CO?CO2?H2等气体排走以煤或木炭为原料制造的活性炭通常采用水蒸气或二氧化碳气体活化, 产品的形状以颗粒状为主, 内部微孔结构较发达, 表面积大, 吸附容量高但比较大的孔隙不多, 如不到100m2 /g , 故适合用于吸附液相和气相中分子量较小的物质, 但不宜用于对大分子物质的吸附


化学活化常用氯化锌或磷酸作活化剂, 用木屑和蔗渣作原料时常用此法先将原料粉碎筛选除去杂质, 干燥至水分低于30% , 再与氯化锌浓溶液或磷酸均匀混合, 在400~ 600℃下加热碳化, 然后加热到700~ 850℃ (温度低于用水蒸气活化)?由于氯化锌和磷酸的吸水性很强, 可使原料中的氢和氧主要以水蒸汽(而不是碳氢化合物) 的形式释出, 较少生成焦油状有机物(后者会覆盖在炭的表面上而降低其质量)?冷却后经过洗涤(回收氯化锌或磷酸)?脱水?干燥?磨碎和筛选, 成为粉状活性炭


用氯化锌或磷酸活化制得的活性炭, 孔隙的尺寸通常稍大, 半径约20nm的占较大比例, 这些孔隙的总体积可达0。 7 mL /g , 总面积可达200~ 450m2 /g?这类活性炭适用于吸附溶液中的大分子物质, 例如糖液的脱色?它的孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制, 比较灵活, 既可以制造出孔径分布以微孔居多的产品, 也可制造出中孔占较大比例的产品?氯化锌法在早期应用较多, 近期则较广泛用磷酸活化法?如果在化学活化后再用水蒸气活化, 产品的性能更好


糖厂以前都曾用蔗渣作原料, 用氯化锌法制造粉状活性炭, 质量良好近年云南以蔗渣为原料用磷酸活化法制造活性炭, 产品质量相当好国外有多个糖厂用蔗渣制造活性炭, 方法大体接近


用木屑为原料和用化学活化法通常制造粉状活性炭?颗粒活性炭多数是用煤或木炭为原料, 粉碎后加粘合剂(如煤焦油?木素磺酸等) 压制成型, 经过干馏炭化, 然后活化处理制成(或在活化前再打碎成适当的粒度)


美国糖业研究所近年亦致力于研究用蔗渣制造颗粒活性炭先将蔗渣干燥和进一步破碎, 加入约50% 重量的糖蜜混合粘结(亦有试验用其他粘合剂) ,压成细粒状,密度达到1。 2g /cm3?然后在750℃下在氮气流中干馏一小时, 将产物压碎和筛选, 得到12~ 40号筛的颗粒, 再在900℃下在含13%CO2及87% N2的气流中加热活化数小时,将碳“烧去”约30% ?在氮气流中冷却用0。 1mol /L的HCl液洗涤除去灰分, 再用水将酸洗去, 然后干燥如果要提高碳对金属离子的吸附力, 则还要将碳表面适当氧化

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