博兴耐水活性炭久经考验

来源：临朐海源活性炭厂 时间：2024-05-20 14:22:59 [举报]

物理法生产活性炭过程中应注意的问题
前文已提到根据杜比宁的观点，当气化损失率小于50%的时候将得到以微孔为主的活性炭;气化损失率大于75%时则得到以大孔为主的活性炭;气化损失率介于二者之间时则得到的活性炭兼具微孔和大孔结构。一般气体活化法得率为20%~30%，因此原料总利用率只有10%左右，其余部分已随活化反应尾气逸出。因此在产品质量的前提下尽可能提高原料利用率是获得大经济效益的关键。有研究表明在原料炭化还有活化过程中加入一些化学试剂均可提高反应得率，例如，木材炭化过程中加入一定量的磷酸可以使得率由39%提升至45%，纤维素炭化过程中加入一定量的磷酸盐亦可大幅提高炭化得率。
此外在气体活化法中，所产生的尾气中含有CO、Hz等高热值气体，并且尾气温度也很高。充分利用尾气的热量和其中的可燃气体也是降低成本、实现节能减排、增加经济效益的有效途径。

流化床活化法流化床是将体原料置于以较高速度流动的气体中，使固体颗粒悬浮于流体中，类似于流体状态的操作装置。由于在其内固体颗粒状如沸腾液体，因此也称为沸腾床。因为固体流态化之后气固之间可充分接触，因此十分利于活化反应的充分进行，也能有效地缩短活化时间，所得到的产品质量也较好。在活性炭生产中，流化介质为水蒸气或烟道气，原料一般是木屑炭化料、果壳炭、煤等。由于需要能够被一定流速的气流吹起，因此原料粒径通常要求小于3mm。按照床的结构可分为单层床式、多层床式和多管床式，其中单床式和多管式应用相对较为广泛，其结构分别如图3-13和图3-14所示，
流化床的基础理论与实际应用都有广泛的研究。例如有研究表明流化床良

通过控制温度来控制活性炭产品的孔隙分布，从而制备具有不同用途的活性炭产品。一般而言，水蒸气活化法的活化温度控制在800~950℃.烟道气活化的温度控制在900~950℃，空气活化的温度控制在600℃左右。此外，对于不同的原料，活化温度的影响也有区别。例如有研究发现，以泥发为原料生产活性炭时，较高的活化温度(1040℃)反而有利于提高微孔含量，低温却有利于中大孔的形成[28]。因此在生产过程中，应根据原料、所制备活性炭的用途以及所采用的活化剂来确定活化温度。
.活化时间
在活化条件下，气体活化按照造孔一扩孔步骤进行，即先开始在炭化料肉部形成大量的微孔，相邻碳微晶之间原本闭塞的微孔也被打开，从而使活性发比表面积增大，吸附能力增强，而随着反应的进一步进行，碳微晶层面上的碳开始被消耗，使微孔变大、塌陷，直到相邻微孔之间的孔壁被完全烧蚀形成中大孔结构，导致活性炭比表面积降低。由于反应速率随温度变化而变化，不同原料的活化难易程度也不一样，因此若活化温度较低或者原料活化反应性较差时，活化时间应适当延长，反之亦然。
例如以煤为原料，水蒸气为活化气体，活化温度为900℃，水蒸气流量为
1.2kg/(kg.h)，实验结果表明活化时间在2~5h范围内所得到的活性炭碘吸

物理法制备技术与装置
随时间的延长先升高后降低，活化时间为3h时可得到具有大碘吸附容量的活性炭产品，
活化气体流量
活化气体流量增加则反应速率增加，但当活化剂流速达到一定值后，反应速率将为一常数而不再增加，当流速较低时，所制得的活性炭微孔容积大，而流速高时微孔容积反而减小，这是由于高流速使炭的外表面烧蚀产生不均匀活化，从而使微孔容积降低，Manochs等在以松木为原料制备活性炭的过程中发现水蒸气流量这一因素对活性炭表面化学性质和形貌有十分重要的影响，可以通过控制水蒸气的流量控制孔径和微孔率[10)。
原料中灰分含量
据研究表明，碱金属、铁、铜等氧化物和碳酸盐在水蒸气活化过程中可起到催化作用，因此在活化物料中加入少许此类物质可以加快活化反应速率。例如国内有专利采用Ca为催化剂，使水蒸气与碳反应的活化能由185kJ/mol下降到164~169kJ/mol，所得活性炭孔径分布集中于5~10nm，表3-4为几种无机盐在1000℃下对水蒸气与石墨反应速率的影响[12]。
表3-4 无机盐对水蒸气与石墨反应速率的影响
处理条件 灰分 相对气化速度
无 0.005 1
0.1mol/L Ni( NOs ) 2
0.1molL Fe ( NO3 )2
0.1mol/L Co(NOa):
0.14
0.14
0.14321827
0.02moI/LNHaNO3 Q03 22
注，水蒸气流量为0.52X10-mol/s,
另据Holmes和Emmett的研究表明，原料中所含的无机杂质在活化过程中常促进孔隙由小变大，而且在0.7~1.0的相对压力范围内吸附等温线的斜率有所增加，说明中大孔的比率增加了3)，这与前文提到的金属在活化过程中的催化作用相吻合。
原料炭化温度
炭化料的活化反应活性与其挥发分的含量密切相关，而挥发分的含量又由炭化温度决定。图3-1给出了炭化温度对碳与CO₂的反应活性，可以看出当炭化温度为600℃左右时所得到的炭化料显示出高的反应活性、若炭化温度进一步升高则反应活性明显下降。此外还有研究发现碳材料随着加工温度的升高，基本微品有增大的趋势，生产实践也表明炭化温度升高则活化过程所需的温度也相应提高，但石油焦是例外，因为在较高温度下石油焦容易发生石墨化转变，形成大面积的石墨晶体结构，难以形成丰富的孔除结构，因此用普通气体活化法很难得到吸附性能优良的活性炭产品，Bouchelta等以枣核为原料制

混合气体活化法
在活性炭的实际生产过程中常使用的活化气体是以CO2、HO和O,为主要成分的烟道气。H:O与碳的吸热反应可有效防止碳与O:反应时温度急膜升高而产生局部过热的现象，反过来碳与0:的反应又可以维持活化温度，因此只要混合气体里各成分比例合适，便可以有效地稳定活化温度，使活化反应均匀进行。此外也有观点认为原料中含有不同的活化位点，这些活化位点对于不同的活化气体的反应活性也不一样，有的更易与水蒸气反应，有的更易与 CO:反应，因此采用混合气体更有利于制备活性炭。但值得注意的是有研究表明原料中若钾含量较高则会在含氧的混合气体中发生剧烈的燃烧反应而不是活化，这是因为包括钾在内的一些金属化合物对于气体活化有催化加速作用。
超临界活化法
超临界水是指气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时液态水和气态水没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。超临界水具有很强的反应活性和广泛的融合能力。西班牙学者Salvador等用超临界状态水(T。374℃，p.=22.1MPa)取代水蒸气对木炭、煤、果壳等原料进行了活化处理，发现超临界水的活化效果优于水蒸气，例如反应速率提升，活化更均匀[4)。然而超临界水与碳反应的动力学、反应选择性及造孔机理等到目前为止均未有深入的研究，蔡琼等以酚醛树脂为原料，对比了超临界水和水蒸气活化效果，实验结果表明超临界水活化利于中孔的大量形成，而水蒸气则利于微
物理法制备技术与装置

活性炭物理法机理简介
物理法通常指气体活化法，是以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO2、N₂等的混合气)、CO:或空气等作为活化气体，在800~1000℃的高温下与已经过炭化的原材料接触进行活化的过程。在这个过程中，具有氧化性的活化气体在高温下侵蚀炭化料的表面，使炭化料中原有闭塞的孔隙重新开放并进一步扩大，某些结构因选择性氧化而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，终得到活性炭产品。由于物理法通常采用气体作为活化剂，工艺流程相对简单，产生的废气以CO2和水蒸气为主，对环境污染小，而且终得到的活性炭产品比表面积高，孔隙结构发达，应用范围广，因此在活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。下面对物理活化法的机理、工艺流程、装置设备及国内外发展现状等进行具体阐述。
一、原料炭化
物理法制备活性炭需要先将原料在400~600℃下进行炭化处理，使原料中碳元素以外的主要元素(氢、氧等)以气体形式脱除，通过CO:、CO 的形式也可使一部分碳元素释放出去，残留的碳元素则多数以类似石墨的碳微晶形态存在。然而和石墨晶体不同的是，这些碳微晶的排列是杂乱无章的，因此形成了具有活性炭原始形态的结构。但是仅仅经过炭化处理，碳微晶的周围以及碳微晶之间的缝隙仍被热解所产生的焦油或者无定形碳堵塞，因此需要进一步活化处理，除去这些堵塞孔隙的物质才能得到具有发达孔隙结构的活性炭。
二、气体活化法过程简述
在炭化的中间产物进行活化期间，是基本碳微晶以外的无定形碳
活性炭氯化锌方法工艺复杂吗？
答“不复杂”

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