活性炭是怎么生產(chǎn)出來的?
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活性炭具有價(jià)格低、高強(qiáng)度等顯著特征但雜質(zhì)高難做成高性能活性炭,其外觀普遍為黑色圓柱狀活性炭,不定形煤質(zhì)顆?;钚蕴?/a>,又稱破碎炭。圓柱形活性炭又稱柱狀活性炭濾料,一般由粉狀原料和粘結(jié)劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑擠壓成型。
將原料在170至600的溫度下干燥,同量將其80%有機(jī)組織炭化。將已炭化好的炭化料送入反應(yīng)爐中,與活化劑和水蒸氣反應(yīng),完成其活化過程,制成成品。在吸熱反應(yīng)過程中,主要產(chǎn)生CO及H2組合氣體,用以將炭化料加熱至適當(dāng)?shù)臏囟龋?00至1000度),除去其所有可分解物,產(chǎn)生豐富的孔隙結(jié)構(gòu)及巨大的比表面積,使活性炭具有很強(qiáng)的吸附力。不同的原料生產(chǎn)的活性炭具有不同的孔徑,其中以椰殼為原料的活性炭的孔徑最小,木質(zhì)活性炭的也孔徑一般較大,煤質(zhì)活性炭的孔徑介于兩者間。
活性炭孔徑一般分為三類:大孔1000-1000000A,過渡孔20-1000A,微孔20A根據(jù)以上特性可以看出,針對(duì)不同的吸附對(duì)象,需選用相應(yīng)的活性炭,以做到最好的性價(jià)比,因此,一般在液相吸附中,應(yīng)選用較多過渡孔徑及平均孔徑較大的活性炭。活性炭是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)處理廢水、廢氣的吸附劑,它的生產(chǎn)原料也是多種多樣,可是你們知道活性炭是怎么生產(chǎn)的嗎,活性炭一般可以分為物理水蒸氣法和化學(xué)法,今天著重說一下物理水蒸氣法的制造過程。
1、化學(xué)活化法
化學(xué)活化法就是通過將各種含碳原料與化學(xué)藥品均勻地混合后,一定溫度下,經(jīng)歷炭化、活化、回收化學(xué)藥品、漂洗、烘干等過程制備活性炭。磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫酸、碳酸鉀、多聚磷酸和磷酸酯等都可作為活化試劑,盡管發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)不同,有些對(duì)原料有侵蝕、水解或脫水作用,有些起氧化作用,但這些化學(xué)藥品都可對(duì)原料的活化有一定的促進(jìn)作用,其中最常用的活化劑為磷酸、氯化鋅和氫氧化鉀。
化學(xué)活化法的活化原理還不十分清楚,一般認(rèn)為化學(xué)活化劑具有侵蝕溶解纖維素的作用,并且能夠使原料中的碳?xì)浠衔锼械臍浜脱醴纸饷撾x,以 H2O、CH4等小分子形式逸出,從而產(chǎn)生大量孔隙。此外,化學(xué)活化劑能夠抑制焦油副產(chǎn)物的形成,避免焦油堵塞熱解過程中生成的細(xì)孔,從而可以提高活性炭的收率。 我國(guó)木質(zhì)磷酸法粉狀活性炭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;?、自動(dòng)化和清潔化生產(chǎn),整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
2、物理活化法
物理法通常又稱氣體活化法,是將已炭化處理的原料在800 ~1000℃的高溫下與水蒸氣,煙道氣(水蒸氣、CO2、N2等的混合氣)、CO或空氣等活化氣體接觸,從而進(jìn)行活化反應(yīng)的過程。物理活化法的基本工藝過程主要包括炭化、活化、除雜、破碎(球磨)、精制等工藝,制備過程清潔,液相污染少。
在制備過程中,具有氧化性的高溫活化氣體無序碳原子及雜原子首先發(fā)生反應(yīng),使原來封閉的孔打開,進(jìn)而基本微晶表面暴露,然后活化氣體與基本微晶表面上的碳原子繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng),使孔隙不斷擴(kuò)大。一些不穩(wěn)定的炭因氣化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物氣體,而產(chǎn)生新的孔隙,同時(shí)焦油和未炭化物等也被除去,最終得到活性炭產(chǎn)品?;钚蕴堪l(fā)達(dá)的比表面積則源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互連接貫通。由于物理法工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單,產(chǎn)生的廢氣以CO2和水蒸氣為主,對(duì)環(huán)境污染較小,而且最終得到的活性炭產(chǎn)品比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、應(yīng)用范圍廣,因此世界范圍內(nèi)的活性炭生產(chǎn)廠家中70%以上都采用物理法生產(chǎn)活性炭。炭活化過程中產(chǎn)生大量的余熱,可滿足原料烘干、余熱鍋爐制高溫蒸汽、產(chǎn)品的洗滌烘干等所需熱能。