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果壳活性炭的活化方法

时间:2018/5/7 9:40:41

活化过程是果壳活性炭制备过程中最关键的步骤。在活化过程中,果壳活性炭材料孔洞结构形成,比表面积增大。活化可以分为物理活化法和化学活化法。在这两种活化方法的基础上,又发展了微波活化法、连续炭化活化法等。

果壳活性炭的活化方法

1、物理活化法

物理活化法又称气体活化法,是把原料炭化后,用水蒸气、二氧化碳、空气、烟道气等在600℃-1200℃下进行活化的方法。物理活化法生产工艺简单,不存在设备腐蚀和环境污染等问题,制得的果壳活性炭免清洗,可直接使用,用途广泛。

物理活化法包括炭化和活化两个步骤。炭化就是将原料加热,预先除去其中的挥发成分,制成适合于下一步活化用的炭化料。炭化过程分为400℃以下的一次分解反应,400℃-700℃的氧键断裂反应,700℃-lOOO℃的脱氧反应三个反应阶段,经过上述三个反应阶段,获得具有网状结构的炭化物。活化阶段通常在大约900℃下,把碳暴露于氧化性气体介质中进行处理。活化的第一阶段,除去被吸附质并使被堵塞的细孔开放;进一步活化,使原来的细孔和通路扩大;随后,由于碳质结构反应性能高的部分的选择性氧化而形成了微孔组织。气体活化法制备果壳活性炭的工艺流程如图1所示。

图1气体活化法制备果壳活性炭的工艺流程

2、化学活化法

化学活化法通常是将原料与活化剂的浓溶液混合,搅拌,加热升温;混合后的原料经干燥后在活化炉中加热变成热解产物;热解产物冷却后,经浸提除去活化剂。化学活化法制活性炭的工艺流程如图2所示。

图2化学活化法制果壳活性炭的工艺流程

在化学活化法中,广泛采用的活化剂有氯化锌、磷酸、硫酸、氯化钙、氢氧化钠、氢氧化钾等对原料有脱水作用或浸蚀作用的化学试剂。这些活化剂对原料的作用各不相同,但共同的特点是通过添加这些活化剂,可以使原料中的碳氢化合物所含有的氢与氧以水的形态分解脱离,能显著地降低炭化温度,除去活化剂以后所得到的果壳活性炭便具有特殊的性质。

表3列出了ZnCl2、H3P04和KOH作活化剂所得果壳活性炭的性能比较。由表3可知,KOH处理得到的果壳活性炭微孔发达,H3P04活化法可制得富含中孔的果壳活性炭,而ZnCl2处理得到的果壳活性炭微孔和中孔均较发达。

表3典型化学活化法中的活化剂

3、其他活化方法

3.1微波加热法

将含碳原料在600℃以上的温度下进行预热处理,与水蒸气、二氧化碳、含氧气体或活化产生的气体接触,以微波直接加热,即可完成活化。但由通常活化方法能制得活性炭的煤类、石油类、木质类、果壳类等原料,不能用微波加热到完全活化温度。

3.2、微波加热蒸汽活化法

将具有一定粒度和比重的植物性有机物(木屑、木片、树脂、果实种子及稻壳等)经加水湿润,微波加热(以形成显著多孔结构),再用炭化和蒸汽活化的一种新的活性炭制造方法。微波加热蒸汽活化法能使果壳活性炭内部表面积显著扩大。

3.3、连续炭化活化法

用比较简单的流动加热炉连续进行炭化和限制氧化活化的果壳活性炭生产方法,其操作省工、产品质量较好。具体过程:把含水率调整到15%-30%的果壳活性炭原料,连续地送入流动加热炉,同时由炉底鼓人适量的空气,使炉内进行炭化和限制氧化活化。

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