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净水活性炭吸附剂
颗粒柱状活性炭的包装储存:柱状活性炭25kg袋装,塑料编织袋,产品应存放在室内干燥处。煤质柱状活性炭生产工艺:煤质柱状活性炭选用无烟煤为原料,采用的工艺精制而成。外观为黑色不定型颗粒。
煤质颗粒柱状活性炭优点:煤质柱状活性炭具有空隙结构发达,比面积大,吸附能力强,机械强度高,床层阻力小,化学稳定性能好,易再生,等优点。煤质柱状活性炭适应用途1:颗粒活性炭广泛应用于饮用水,工业用水和废水深度净化;各种气体的分离,提纯,净化;有机溶剂回收;制糖,味精,医药,酒类,饮料的脱色,除臭,精制;贵重金属提炼;化学工业中的催化剂及催化剂载体。
煤质颗粒空气净化活性炭:煤质柱状活性炭适应用途2:广泛应用于化工原料气体、化工合成气体、制yao工业用气、饮料用等的净化及原子设施排气等的净化、分离和精制。
煤质颗粒柱状活性炭技术工艺:本品系采用煤为原料,仪的工艺设备精制而成。煤质柱状活性炭产品功能:其外观为暗黑色柱状颗粒或不定型颗粒状,具有很大的比表面积,合适的孔隙结构,机构强度高,能经受高温、高压作用,不易破碎灰,使用寿命长等特点。
活性炭吸附的主要特点
吸附剂:能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。
吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类,如粗孔和细孔吸附剂,粉状、粒状、条状吸附剂,碳质和氧化物吸附剂,极性和非极性吸附剂等。
常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂(如硅胶、氧化铝、分子筛、天然黏土等)。
活性炭与其它吸附剂如硅胶、活性白土、沸石以及各种树脂类吸附剂相比较时,具有许多特点。
(一)、属于非极性吸附
是疏水性的非极性吸附剂,能选择性地吸附非极性物质,而对不饱和的含碳化合物,如含双键或三键的化合物,选择性吸附的能力小。
硅胶、矾土类吸附剂是极性(亲水性)吸附剂,对极性分于的选择性吸附能力大,即对不饱和的含碳化合物的吸附力大。例如,以活性炭和硅胶作为色谱柱,分离溶于石油醚溶液中的肉桂酸、硬脂酸和软脂酸的混合物时,吸附的次序两者恰好相反。
活性炭的比表面积大,而平均孔径小,说明活性炭主要是微孔。活性炭的比表面积不同,吸附性能也不同,一般比表面积大的,吸附能力也大,但是,比表面积相同的活性炭,吸附能力也可能有很大差别,这是由于活性炭的孔隙形状和孔径分布、表面化学性质和灰分含量不同等原因所放。
(三)、有较发达的孔隙结构
活性炭具有发达的孔隙结构,除活性炭分子筛以外,孔径分布范围较广,因此,能吸附分子大小不同的各种物质,但选择性的吸附分离效果较差。吸附质分子的大小与活性炭孔隙大小相对应时有利于吸附。有人认为,当活性炭的孔隙半径比吸附质分子的半径大3-4倍时,有利于吸附。液体分子一般比气体分子大,一般过渡孔较发达的活性炭有利于液相吸附,例如,糖用炭适用于除去糖液个的大分子杂质;微孔发达的活性炭适用于气相吸附,对于低浓度的和低沸点的气体和蒸汽的吸附能力也是很大的。
孔径大小相近,比表面积相同的两种活性炭,对分子虽相同的化合物进行吸附时,吸附能力往往不同,这可能与活性炭的孔隙形状、表面性质和活性炭与吸附质的亲合力有关。
(四)、活性炭的表面特性
由于活化条件不同,活件炭的表面性质也有所不同。例如,在高温下用水蒸汽活化制得的颗粒活性炭,表面多合碱性氧化物,而用氯化锌法制得的活性炭,表面多合酸性氧化物。由于表面氧化物的性质不同,吸附性质也有差别。
活性炭过滤器根据采用的工艺和封装形式,又分为罐式和管式两种。罐式直接采用活性炭颗粒,下铺石英砂,出水,但再生相对较麻烦。管式则是将活性炭颗粒加入粘结剂如加温烧结而成。使用和再生都比效方便。
活性炭理化特性:
根据活性炭的外形,通常分为粉状和粒状两大类。粒状活性炭又有圆柱形、球形、空心圆柱形和空心球形以及不规则形状的破碎炭等。随着现代工业和科学技术的发展,出现了许多活性炭新品种,如炭分子筛、微球炭、活性炭纳米管、活性炭纤维等。
活性炭孔隙结构:
活性炭是由石墨微晶、单一平面网状碳和无定形碳三部分组成,其中石墨微晶是构成活性炭的主体部分。活性炭的微晶结构不同于石墨的微晶结构,其微晶结构的层间距在0.34~0.35nm之间,间隙大。即使温度高达2000 ℃以上也难以转化为石墨,这种微晶结构称为非石墨微晶,绝大部分活性炭属于非石墨结构。石墨型结构的微晶排列较有规则,可经处理后转化为石墨。非石墨状微晶结构使活性炭具有发达的孔隙结构,其孔隙结构可由孔径分布表征。活性炭的孔径分布范围很宽,从小于1nm到数千nm。有学者提出将活性炭的孔径分为三类:孔径小于2nm为微孔,孔径在2~50nm为中孔,孔径大于50nm为大孔。
活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95%以上,在很大程度上决定了活性炭的吸附容量。中孔比表面积占活性炭比表面积的5%左右,是不能进入微孔的较大分子的吸附位,在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。大孔比表面积一般不超过0.5m2/g,仅仅是吸附质分子到达微孔和中孔的通道,对吸附过程影响不大。
活性炭分类:
中国国家标准将活性炭按照两部分进行分类:一部分按制造使用的主要原材料,另一部分按制造使用的原材料及对应的产品形状组合分类。
活性炭按制造使用的主要原材料分为四类:煤质活性炭、木质活性炭、合成材料活性炭和其他类活性炭。按制造使用主要原材料及对应的产品形状组合分类分为16种类型。其中,煤质活性炭分为:柱状煤质颗粒活性炭、 破碎煤质颗粒活性炭、粉状煤质颗粒活性炭、球形煤质颗粒活性炭。木质颗粒活性炭分为:柱状木质颗粒活性炭、破碎状木质颗粒活性炭、粉状木质颗粒活性炭、球形木质颗粒活性炭。合成材料活性炭分为:柱状合成材料颗粒活性炭、破碎状合成材料颗粒活性炭、粉状合成材料颗粒活性炭、成形活性炭、球形合成材料颗粒活性炭、 布类合成材料活性炭(炭纤维布)、毡类合成材料活性炭(炭纤维毡)。其他类活性炭,指除上述三种类型活性炭外,由其他原材料(如煤沥青、石油焦等)制备的活性炭,这类活性炭,在产品形状分类中,暂列了沥青基微球活性炭。详细分类见下表活性炭按材料和形状命名。命名的方法则依据命名原则规定的内容进行,有三层内容:层表示活性炭制造主要原材料,用主要原材料英文单词的首字母大写表示;第二层表示活性炭的形状,用形状英文单词的首字母大写表示;第三层为活性碳的名称,由汉字组成。
活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。X 射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含氢和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、苯酚等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。
(1)物理-化学一体化制备技术
物理-化学活化法顾名思义就是结合应用物理活化和化学活化的方法,即炭先经化学法处理,随后再进一步用物理法(水蒸气或 CO2)活化。国外研究人员通过H3PO4和CO2联合活化法制得了比表面积高达3700m2/g 的超级活性炭,具体步骤是在85℃下先用H3PO4浸泡木质原料,经450℃炭化4h后再用CO2活化。将物理法和化学法联合,利用物理法的炭化尾气为化学法生产供热,实现生产过程无燃煤消耗,同时得到物理法活性炭和化学法活性炭。 [2]
(2)微波辅助化学活化
由于在活性炭制备过程中,传统的炉膛加热存在耗工、耗时且物料受热不均的缺点,因此微波的引入可以实现物料内部均匀加热,同时可方便地快速启动和停止,耗时比传统工艺短得多。因此,微波辅助化学活化可以显著缩短生产时间,从而地提高生产效率,亦可降低环境污染。通常的磷酸法、氯化锌法和氢氧化钾活化法均可采用微波加热,而且研究表明微波加热法亦可得到的活性炭,尤其适用于KOH活化法制备超级电容活性炭。然而微波加热制备活性炭仍处于实验阶段,主要原因是设备投资大,能耗高。 [2]
(3)催化活化
金属类催化剂在含碳原料表面可形成活性点,降低炭与水或CO2的反应活化能,从而降低活化温度,提高反应速率,形成发达的孔隙,同时,金属颗粒移动时也会产生孔道。催化剂在制备超级活性炭时可以降低活化温度,大幅提高反应的速率,还可使制得的活性炭孔径分布均匀。虽然催化活化法制备活性炭具有上述诸多优势,但反应速度过快可能会烧穿微孔壁面,从而破坏微孔结构。 [2]