阳信耐水活性炭效果显著

来源：临朐海源活性炭厂 时间：2024-05-20 14:05:51 [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。

多段炉，多段炉又称为多膛炉，因其内部有耙齿用于动层，我在活性炭行业内又称其为耙式炉。这是欧美、日本等地的主流活化炉模式。于1950年开始应用于活性炭的生产，设备几乎都是由美国Nichols公司说计生产的。通常这是一种外热式的移动床反应装置，外壁为钢制圆简形。内壁由耐火砖砌成，中央为由耐火砖砌成的数段炉床(多为4~12段)。#中心有可旋转的耐高温钢轴，在轴两侧有耙臂，臂下有若干耙齿起到搅排作用。通常层床板上耙齿使物料往中心移动，从中心部的开口落人票二层床板，而第二层的耙齿方向与层相反，因此物料将被推向外招落入第三层床板上，依此类推直至底层炉板，由卸料装置卸出从而得到终产品,
多段炉是目前的活化设备，活化温度、活化时间、气体通入等参数可以较为方便地控制，燃料单耗成本相对较低，运行成本低

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

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

为提高产品得率、降低生产过程中的能源消耗并同时产品质量，中国林业科学研究院林产化学工业研究所活性炭研究室开发出了原料热解自活化的新工艺，该工艺的基本原理是在密闭反应容器中，原料在高温下热解产生出大量气体、这些气体即可作为活化反应的气体、同时由于体系的压力增高，椰壳触织细胞内的气体强制逸出时、会对椰壳组织结构产生一定冲击，这种冲击作用可以改善椰壳组织结构，从而促进高温自活化时活性炭微孔的形成与发展。
该工艺与传统工艺制备的活性炭性能比较如表3-1所示。
表31新工艺与通常的活化工艺比较
新鼎方法 工艺过程 活化时间h 能耗 活化剂消耗 气、液相污染
化工艺 热馨自话 活性炭 椰夹一热解一 工艺简便 4 低 无活化剂 无气、液污染
物理法工艺活化一活性炭椰壳一炭化一工艺复杂8消耗大量水蒸气、烟道气等气体活化剂粉尘污染
曝壳一炭化一 消耗数信的
化学法工艺粉种一与活化剂混合一活化一工艺复杂6低锌、氢氧化钾磷酸、氯化气、液橙污染大
洗涤一活性炭
刘雪梅等以椰壳为原料、采用热解活化法于900℃下密闭处理4h后制备了活性炭，实验结果表明所制的活性炭比表面积为994m²/g，微孔容积为
0.43cm’/g、微孔率达到85%、平均孔径为2nm，该活性炭碘吸附值为1295mg/g、亚甲基蓝吸附值为135mg/g、亦说明其孔径分布以微孔为主之后刘雪梅等又进一步延长活化时间至8h、虽然得率降为9.4%，但活性炭比表面积达到1723m/g、微孔容积为0.68cm/g、碘吸附值与亚甲基蓝吸附值分别达到了1628mg/g和375mg/g、均优于市售净水用活性炭，作者认为反应机理是在密闭空间中、物料发生热解反应生成大量的CO、H.O.H、
活性炭制备技术
烧结封团、导致活性炭的各种性能开始下降、活化时间选择在1b较好。 Ahoed 等通过氯化锌活化枣核制备了活性炭、结果表明、当活化时间由6h增加至3.5h时，得丰由43%降低至29%，在初的1.25h内降低得快、并在此时达到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h内是有利于中孔增加的、随着活化时间的增加、中孔开始塌陷变为大孔，
活性炭的应用领域十分广泛、在应用过程中发挥作用的主要是孔结构和表而官能团、所以根据市场的需求有很多科研人员开始关注组合活化法，包括物理化学法、化学 化学法、微波-化学法等。
一、物理-化学活化法
物理化学活化法是结合物理法(CO:、水蒸气法等)与化学法(磷酸、氯化锌、氢氧化钾法等)制备活性炭的一种方法、此类活性炭具有特孔结构和表面官能团。Dolas等?)采用开心果壳与氯化锌前期浸清后，通过后续的高温CO=活化法制备了BET比表面积为3256m²/g、孔容积为1.36cm'/g的活性炭，而采用氯化钠溶液浸清的开心果壳采用高温CO:活化制备了 BET比表面积为3895m/g、孔容积为1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕榈壳为原料，先采用少量氯化锌或磷酸法活化制备具备初期窄微孔的活性炭、然后采用高温CO:活化制备了甲烷吸附用活性炭，此方法可以使得活性炭的孔结构均匀化分布、有利于甲烷的存储。
二、化学-化学活化法
化学-化学法是指结合两种不同的化学活化剂进行活化制备活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木为原料，先使用磷酸或氯化锌活化制备早期活性炭、然后采用氢氧化钾法进行二次化学活化、制备了具有较高微孔含量(98%)的 CO;存储用活性炭。
三、微波-化学活化法
微波-化学法是指以微波加热的方式来提供化学法(磷酸、氧化锌、氯氧化钾等)活化所需热量来制备活性炭的方法，微波加热相比传统加热方式的优点是可以大幅度缩短活化时间，可以控制在10min左右，Lu等“)以竹子为原料，采用微波加热磷酸活化法制备了比表面积为1432m/g、孔容积为
0.696cm'/g的活性炭产品、得率可达47.8%，Hesas等通过微波氧化锌
活性炭氯化锌方法工艺复杂吗？
答“不复杂”

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