潍坊昌邑耐水活性炭生产厂家-临朐县海源活性炭厂

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。

流化床活化法流化床是将体原料置于以较高速度流动的气体中，使固体颗粒悬浮于流体中，类似于流体状态的操作装置。由于在其内固体颗粒状如沸腾液体，因此也称为沸腾床。因为固体流态化之后气固之间可充分接触，因此十分利于活化反应的充分进行，也能有效地缩短活化时间，所得到的产品质量也较好。在活性炭生产中，流化介质为水蒸气或烟道气，原料一般是木屑炭化料、果壳炭、煤等。由于需要能够被一定流速的气流吹起，因此原料粒径通常要求小于3mm。按照床的结构可分为单层床式、多层床式和多管床式，其中单床式和多管式应用相对较为广泛，其结构分别如图3-13和图3-14所示，
流化床的基础理论与实际应用都有广泛的研究。例如有研究表明流化床良

物理法制备技术与装置
随时间的延长先升高后降低，活化时间为3h时可得到具有大碘吸附容量的活性炭产品，
活化气体流量
活化气体流量增加则反应速率增加，但当活化剂流速达到一定值后，反应速率将为一常数而不再增加，当流速较低时，所制得的活性炭微孔容积大，而流速高时微孔容积反而减小，这是由于高流速使炭的外表面烧蚀产生不均匀活化，从而使微孔容积降低，Manochs等在以松木为原料制备活性炭的过程中发现水蒸气流量这一因素对活性炭表面化学性质和形貌有十分重要的影响，可以通过控制水蒸气的流量控制孔径和微孔率[10)。
原料中灰分含量
据研究表明，碱金属、铁、铜等氧化物和碳酸盐在水蒸气活化过程中可起到催化作用，因此在活化物料中加入少许此类物质可以加快活化反应速率。例如国内有专利采用Ca为催化剂，使水蒸气与碳反应的活化能由185kJ/mol下降到164~169kJ/mol，所得活性炭孔径分布集中于5~10nm，表3-4为几种无机盐在1000℃下对水蒸气与石墨反应速率的影响[12]。
表3-4 无机盐对水蒸气与石墨反应速率的影响
处理条件 灰分 相对气化速度
无 0.005 1
0.1mol/L Ni( NOs ) 2
0.1molL Fe ( NO3 )2
0.1mol/L Co(NOa):
0.14
0.14
0.14321827
0.02moI/LNHaNO3 Q03 22
注，水蒸气流量为0.52X10-mol/s,
另据Holmes和Emmett的研究表明，原料中所含的无机杂质在活化过程中常促进孔隙由小变大，而且在0.7~1.0的相对压力范围内吸附等温线的斜率有所增加，说明中大孔的比率增加了3)，这与前文提到的金属在活化过程中的催化作用相吻合。
原料炭化温度
炭化料的活化反应活性与其挥发分的含量密切相关，而挥发分的含量又由炭化温度决定。图3-1给出了炭化温度对碳与CO₂的反应活性，可以看出当炭化温度为600℃左右时所得到的炭化料显示出高的反应活性、若炭化温度进一步升高则反应活性明显下降。此外还有研究发现碳材料随着加工温度的升高，基本微品有增大的趋势，生产实践也表明炭化温度升高则活化过程所需的温度也相应提高，但石油焦是例外，因为在较高温度下石油焦容易发生石墨化转变，形成大面积的石墨晶体结构，难以形成丰富的孔除结构，因此用普通气体活化法很难得到吸附性能优良的活性炭产品，Bouchelta等以枣核为原料制

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、
1活性炭原料的影响
(1)木屑树种的影响 实验证明，活性炭的吸附性能与木屑树种有密切的关系，多数情况下，认为杉木屑较松木屑好，松木屑较硬杂木屑好，软杂木屑较硬杂木屑好，材质硬的木屑会影响氯化锌溶液的渗透速度。但通过选择适当的生产条件，采用混合木屑作原料，也可以克服由原料所引起的不利影响，生产出合格的活性炭。
(2)木屑含水率的影响木屑含水率对炭活化过程没有直接影响，但会影响氯化锌溶液的渗透速度，因而影响氯化锌溶液浸渍的时间。对连续浸渍或混合过程尤为重要。含水率高(在纤维饱和点以上)的木屑不仅会降低氯化锌溶液的渗透速度，而且要降低氯化锌溶液浓度，从而影响炭活化效果。因此，当木屑含水率超过30%时，浸渍时间要求在8h以上，当木屑含水率在纤维饱和点以下时，氯化锌溶液的渗透速度要快一些。木屑含水率在15%以下时，混合时间短(15min)。木屑含水率还影响其对氯化锌溶液的吸收量。例如，生产颗粒活性炭，吸收一定数量的浓度较低的氯化锌溶液，因此要求木屑含水率不超过 5%。当生产糖用活性炭时，吸收足够数量的高浓度的氯化锌溶液，如果木屑含水率过高，就会降低氯化锌溶液的浓度，从而影响锌屑比，终影响活性炭的孔径分布。