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活性炭的物理与化学活化法比较分析
活性炭的物理与化学活化法比较分析
发布时间:2018/5/30 17:57:55      来源:4001百老汇会员登入     

    活性炭,4001com登录入口.jpg活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和优良吸附性能的炭材料,在各行各业具有广泛而重要的用途。随着国民经济的发展,许多领域对活性炭的性能提出了更高的要求,从而进一步促进了活性炭在原料、生产工艺及性能等方面的发展。活性炭的制备是一个受多因素影响和制约的复杂工艺过程,其原料及活化处理工艺的不同均会对活性炭的性能产生显著影响。

    活性炭,4001com登录入口.jpg制备性能优良的活性炭的原料非常丰富。一般来说,只要是富碳的物质均可作为制备活性炭的原料,主要可分为两大类:植物类和矿物类。植物类有:木材、椰壳、胡桃壳、杏核、橄榄核、稻壳等;矿物类有:无烟煤、沥青、石油焦等。此外,将合成树脂、煤焦油、废旧轮胎、牲畜粪肥、米糠等进行适当处理也可生产出具有一定吸附能力的活性炭。

    活性炭制备通常需要经过炭化和活化两个阶段,其中活化过程非常关键,目前报道的活化方法主要分两大类:物理活化和化学活化。

    活性炭,4001com登录入口.jpg物理活化法:

    物理活化法是将原材料经过炭化后再进行活化,在碳材料表面和内部形成发达的微孔结构。它一般分两步进行:首先对原料进行炭化处理,以除去其中的可挥发成分,使之生成富碳的固体热解物,然后用合适的氧化性气体(如:水蒸气、CO2、O2或空气)对热解物进行活化处理。活化可以使富碳的热解物开孔、扩孔和创造新孔,从而形成发达的孔隙结构。影响物理活化效果的因素主要包括:原材料性质、原料粒径、碳化和活化条件(活化温度、活化时间、活化剂种类、活化剂流量等)。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,制得的活性炭免清洗,可直接使用,用途广泛。如何加快反应速度、缩短反应时间、降低反应能耗是开发物理法活化工艺的关键。

    活性炭,4001com登录入口.jpg化学活化法:

    化学活化法是指将化学药品加入到原料中,然后在惰性气体的保护下加热,同时进行碳化和活化的方法。相对于物理活化法,它具有活化时间短、活化反应易控制、产物比表面积大等优点,成为现今高性能活性炭的主要生产方法。

    活性炭,4001com登录入口.jpg物理活化和化学活化都有各自的优势和不足,物理活化法所得产品的形状以颗粒状为主,其孔径分布以微孔居多,更适合于液相吸附和气相中分子量和分子直径较小的物质。且物理活化生产成本相对较低,对环境无污染。但因其依靠氧化碳原子形成孔隙结构,故活性炭的收率不高,且活化温度较高。化学活化法所得产品的形状以粉状为主,其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制,比较灵活,既可制造出以微孔为主的产品,也可制造出富含中孔(过渡孔)的产品,比较适合于吸附液相中分子量和分子直径较大的物质。但化学活化对设备腐蚀性大,污染环境,若清洗不彻底,会造成活化剂的残留。如何在保证活性炭产品性能的基础上,开发工艺简单、环境友好、节能、高效的活化新工艺,是活性炭行业提高产品质量、降低生产成本的重要发展方向。

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