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活性炭原料不同使用的制备方法也不一样

来源:www.462.net   时间:2021-01-23

  活性炭的结构特性依赖于前驱体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素,活性炭可用各种类型的碳质材料来制备,原料来源非常广泛,根据所采用的原料不同,使用的制备方法也是不一样的。

活性炭

  活性炭原料一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为佳。较好的原料主要是煤(褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤)、木材、果壳。活性炭的制备方法主要可以分为:碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。

  1、碳化法

  将活性炭碳质原料置于惰性气氛中,以适当的热解条件得到碳化产品的方法。

  基本原理:基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应,表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中,碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出,从而在半焦上留下孔隙。

  适用情况:适用于高挥发分原料,是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5~15℃/min,碳化温度多在500~1100℃,恒温时间为0.5~2h。

  2、活化法

  将活性炭碳质原料置于活性介质中加热平缓处理,以发展其孔径的方法。

  基本原理:基于碳质原料部分碳的烧失,使封闭的孔得以打开,从而使其孔隙结构得到发展,孔径大小达到所需要的范围。常用的活化剂有空气、CO2、水蒸气、H3PO4、KOH、NaOH等。工业实践中多采用简便易得的水蒸气进行活化。

活性炭

  适用情况:适用于气孔率较小且挥发分较低,或气孔率较高但孔径较小的活性炭碳质原料。

  3、碳沉积

  指在高温下通过烃类或高分子化合物的裂解,在多孔材料的孔道内积碳,以达到堵孔、调孔的作用。

  特点:其工艺复杂、操作条件严格、实际生产成本较高。碳沉积常分为气相(CVD)与液相沉积(LVD)。对于气相沉积过程,气体在反应炉中的浓度较均一,能有效地控制活性炭孔径,但不足之处是需外加沉积气源发生装置,还需调节流量,不利于操作;液相沉积对工艺要求较低,操作较容易。

  4、热收缩法

  即热缩聚法,是指碳质材料经碳化、活化后,在1000~1200℃的高温条件进一步热处理的过程,从而达到缩小孔径的目的。

  5、其他方法

  还有一些制备活性炭的新工艺和方法,如等离子体法、卤化法、模板法、微波加热法等。实际生产活性炭的工艺过程中,为了获得性能优良的活性炭,通常将以上方法综合起来应用。

 

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