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活性炭活化是什么?活性炭活化有几种方法?

作者:天旭活性炭 时间:2015-01-29 来源:本站原创
摘要:活性炭活化是生产活性炭最重要的步骤之一。

       活性炭活化是生产活性炭最重要的步骤之一。活性炭活性一般根据热分解过程的温度变化分为四个主要流程:
 
第一:干燥过程
 
       主要是把原材料中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发,温度控制在150度左右,温度不高所以木质材料的化学成分没变化。
 
第二:预炭化过程
 
       由于温度升高到275度左右, 木质材料热分解反应明显,原材料化学组成开始发生变化,其中不稳定的组分,如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。
 
第三:炭化过程
 
       是活性炭炭化最重要的环节,温度达到400度左右,因此又称为放热反应阶段。原材料急剧地进行热分解,生成大量分解产物。生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油,生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少,而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。
 
       目前常见的活化方式主要有以下几种:

(1)水蒸气活化法

       水蒸气活化属于物理活化法,较高温度的水蒸气,能够对碳的表面进行严重侵蚀,从而使得原本较为平滑的表面变得凹凸不平,并且形成多孔结构。

       最终得到的活性炭的性能,受活化前的碳化温度,活化温度以及活化反应时间等三个主要因素的影响。

       活化时,一般将碳原料放入管式炉中,然后再通入一定流量的水蒸气,并予以保温,活化温度在650~850 ℃时,制备出的活性炭性能较为理想。

(2)氯化锌活化法

       与水蒸气活化法相比,采用氯化锌对碳进行活化,可以大大降低反应所需的温度,一般可以降至600 ℃以下。

       氯化锌在高温下会出现膨胀,从而可以更彻底的渗透进入碳原料的内部,使得活化反应更为彻底。

       另外,在高温活化中,采用氯化锌活化法产生的焦油含量将明显少于水蒸气活化法,这是由于氯化锌活化法在反应初期会将未碳化完全的有机物中的氢氧元素以水的形式脱去,抑制了焦油的形成,使得产物的纯度更高。

       但是采用此方法需要一定的惰性气体作保护,以免氯化锌本身在高温下水解产生酸性气体,对设备造成腐蚀。

(3)磷酸活化法

       磷酸活化法是对氯化锌活化法的进一步优化。该方法的原理与氯化锌活化法基本类似,反应温度一般也在600 ℃以下。

       但磷酸的难挥发性,使得在反应的过程中,不会产生酸性气体等二次污染,而且反应过后的废液处理起来也极为方便。

(4)碱活化法

       采用碱活化法,可以提高最终活性炭产物的性能。

       主要的操作流程是,将固体碱(一般为KOH)与碳原料充分混合在一起,然后在800~1000 ℃的温度下,在保护气体的气氛中对碳进行活化,虽然能耗大大增加,但用此方法得到的活性炭通常具有更高的吸附性能。

       因为在高温的作用下,除了碱本身会对碳表面进行侵蚀以外,部分KOH 在高温和 还原气氛下,有可能变成钾蒸气,而这些蒸气也会侵入到碳的内部,从而形成更多的微孔。

(5)二氧化碳活化法

       采用二氧化碳对碳进行活化,可以降低原料的成本。但由于二氧化碳本身的化学性质并不活泼,反应的温度需要达到1 000 ℃以上。

       在高温的作用下,二氧化碳会将部分的碳氧化,从而使得碳表面的缺陷增加,活性提高。此方法由于能耗极大,目前并不能被很好地推广。

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