活性炭是怎么生产出来的?
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活性炭具有价格低、高强度等显着特征但杂质高难做成高性能活性炭,其外观普遍为黑色圆柱状活性炭,不定形煤质颗粒活性炭,又称破碎炭。圆柱形活性炭又称柱状活性炭滤料,一般由粉状原料和粘结剂经混捏、挤压成型再经炭化、活化等工序制成。也可以用粉状活性炭加粘结剂挤压成型。
将原料在170至600的温度下干燥,同量将其80%有机组织炭化。将已炭化好的炭化料送入反应炉中,与活化剂和水蒸气反应,完成其活化过程,制成成品。在吸热反应过程中,主要产生CO及H2组合气体,用以将炭化料加热至适当的温度(800至1000度),除去其所有可分解物,产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积,使活性炭具有很强的吸附力。不同的原料生产的活性炭具有不同的孔径,其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小,木质活性炭的也孔径一般较大,煤质活性炭的孔径介于两者间。
活性炭孔径一般分为三类:大孔1000-1000000A,过渡孔20-1000A,微孔20A根据以上特性可以看出,针对不同的吸附对象,需选用相应的活性炭,以做到最好的性价比,因此,一般在液相吸附中,应选用较多过渡孔径及平均孔径较大的活性炭。活性炭是一种广泛应用于工业处理废水、废气的吸附剂,它的生产原料也是多种多样,可是你们知道活性炭是怎么生产的吗,活性炭一般可以分为物理水蒸气法和化学法,今天着重说一下物理水蒸气法的制造过程。
1、化学活化法
化学活化法就是通过将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后,一定温度下,经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯等都可作为活化试剂,尽管发生的化学反应不同,有些对原料有侵蚀、水解或脱水作用,有些起氧化作用,但这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用,其中最常用的活化剂为磷酸、氯化锌和氢氧化钾。
化学活化法的活化原理还不十分清楚,一般认为化学活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用,并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离,以 H2O、CH4等小分子形式逸出,从而产生大量孔隙。此外,化学活化剂能够抑制焦油副产物的形成,避免焦油堵塞热解过程中生成的细孔,从而可以提高活性炭的收率。 我国木质磷酸法粉状活性炭已经实现了规模化、自动化和清洁化生产,整体技术达到国际领先水平。
2、物理活化法
物理法通常又称气体活化法,是将已炭化处理的原料在800 ~1000℃的高温下与水蒸气,烟道气(水蒸气、CO2、N2等的混合气)、CO或空气等活化气体接触,从而进行活化反应的过程。物理活化法的基本工艺过程主要包括炭化、活化、除杂、破碎(球磨)、精制等工艺,制备过程清洁,液相污染少。
在制备过程中,具有氧化性的高温活化气体无序碳原子及杂原子首先发生反应,使原来封闭的孔打开,进而基本微晶表面暴露,然后活化气体与基本微晶表面上的碳原子继续发生氧化反应,使孔隙不断扩大。一些不稳定的炭因气化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物气体,而产生新的孔隙,同时焦油和未炭化物等也被除去,最终得到活性炭产品。活性炭发达的比表面积则源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互连接贯通。由于物理法工艺流程相对简单,产生的废气以CO2和水蒸气为主,对环境污染较小,而且最终得到的活性炭产品比表面积高、孔隙结构发达、应用范围广,因此世界范围内的活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。炭活化过程中产生大量的余热,可满足原料烘干、余热锅炉制高温蒸汽、产品的洗涤烘干等所需热能。