活性炭是由石墨微晶、單一平面網(wǎng)狀碳和無(wú)定形碳三部分組成,其中石墨微晶是構(gòu)成活性炭的主體部分?;钚蕴康奈⒕ЫY(jié)構(gòu)不同于石墨的微晶結(jié)構(gòu),其微晶結(jié)構(gòu)的層間距在0.34~0.35nm之間,間隙大。即使溫度高達(dá)2000 ℃以上也難以轉(zhuǎn)化為石墨,這種微晶結(jié)構(gòu)稱(chēng)為非石墨微晶,絕大部分活性炭屬于非石墨結(jié)構(gòu)。石墨型結(jié)構(gòu)的微晶排列較有規(guī)則,可經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為石墨。非石墨狀微晶結(jié)構(gòu)使活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),其孔隙結(jié)構(gòu)可由孔徑分布表征。活性炭的孔徑分布范圍很寬,從小于1nm到數(shù)千nm。有學(xué)者提出將活性炭的孔徑分為三類(lèi):孔徑小于2nm為微孔,孔徑在2~50nm為中孔,孔徑大于50nm為大孔。每克活性炭的表面積為500~1500m2,活性炭的一切應(yīng)用,幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。滎陽(yáng)粉末活性炭設(shè)備
我國(guó)木質(zhì)磷酸法粉狀活性炭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化、自動(dòng)化和清潔化生產(chǎn),整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際**水平。ZnCl2在活化過(guò)程中使木質(zhì)纖維原料發(fā)生脫氫反應(yīng)并進(jìn)一步芳構(gòu)化,從而形成初步孔結(jié)構(gòu),水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結(jié)構(gòu)。此外還有學(xué)者認(rèn)為氯化鋅在炭化時(shí)形成新生炭沉積的骨架,當(dāng)其被洗去之后,炭的表面便暴露出來(lái),構(gòu)成了具有吸附力的活性炭?jī)?nèi)表面。 [2] 氯化鋅活化工藝流程與磷酸活化法工藝基本相似。氯化鋅法活性炭由于其孔徑分布相對(duì)集中、吸附力強(qiáng)等特點(diǎn),一直受到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的青睞,需求量逐年增加。中牟有機(jī)活性炭廠(chǎng)家產(chǎn)生新的和擴(kuò)大原有的孔隙,改善微孔結(jié)構(gòu),增加活性。
磷酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團(tuán)為主 ,對(duì)堿性物質(zhì)吸附較好;KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團(tuán)為主,適合于吸附酸性物質(zhì);而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團(tuán)總體呈中性。活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用,以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?;钚蕴康奈侥芰εc活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),顆粒越小,孔隙擴(kuò)散速度越快,活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。吸附能力和吸附速度是衡量吸附過(guò)程的主要指標(biāo)。吸附能力的大小是用吸附量來(lái)衡量的,吸附速度是指單位時(shí)間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中,吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時(shí)間。
在制備過(guò)程中,具有氧化性的高溫活化氣體無(wú)序碳原子及雜原子首先發(fā)生反應(yīng),使原來(lái)封閉的孔打開(kāi),進(jìn)而基本微晶表面暴露,然后活化氣體與基本微晶表面上的碳原子繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng),使孔隙不斷擴(kuò)大。一些不穩(wěn)定的炭因氣化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物氣體,從而產(chǎn)生新的孔隙,同時(shí)焦油和未炭化物等也被除去,**終得到活性炭產(chǎn)品?;钚蕴堪l(fā)達(dá)的比表面積則源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互連接貫通。由于物理法工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單,產(chǎn)生的廢氣以CO2和水蒸氣為主,對(duì)環(huán)境污染較小,而且**終得到的活性炭產(chǎn)品比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、應(yīng)用范圍廣,因此世界范圍內(nèi)的活性炭生產(chǎn)廠(chǎng)家中70%以上都采用物理法生產(chǎn)活性炭。炭活化過(guò)程中產(chǎn)生大量的余熱,可滿(mǎn)足原料烘干、余熱鍋爐制高溫蒸汽、產(chǎn)品的洗滌烘干等所需熱能。以減少非碳成分(此過(guò)程稱(chēng)為炭化),然后與氣體反應(yīng)。
由于在活性炭制備過(guò)程中,傳統(tǒng)的爐膛加熱存在耗工、耗時(shí)且物料受熱不均的缺點(diǎn),因此微波的引入可以實(shí)現(xiàn)物料內(nèi)部均勻加熱,同時(shí)可方便地快速啟動(dòng)和停止,耗時(shí)比傳統(tǒng)工藝短得多。因此,微波輔助化學(xué)活化可以***縮短生產(chǎn)時(shí)間,從而極大地提高生產(chǎn)效率,亦可降低環(huán)境污染。通常的磷酸法、氯化鋅法和氫氧化鉀活化法均可采用微波加熱,而且研究表明微波加熱法亦可得到高性能的活性炭,尤其適用于KOH活化法制備超級(jí)電容活性炭。然而微波加熱制備活性炭仍處于實(shí)驗(yàn)階段,主要原因是設(shè)備投資大,能耗高。通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無(wú)定形炭。二七區(qū)有機(jī)活性炭渠道
微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),比表面積和吸附活性大。滎陽(yáng)粉末活性炭設(shè)備
活性炭制造原材料命名的分類(lèi)符號(hào)以材料名稱(chēng)英文單詞的首字母大寫(xiě)表示,若名稱(chēng)首字母重復(fù),則在英文單詞首字母后綴一個(gè)小寫(xiě)英文字母,該字母來(lái)源于材料名稱(chēng)的英文單詞(輔音優(yōu)先)。制造原材料分類(lèi)符號(hào)中,由于類(lèi)屬于木質(zhì)活性炭的加工原材料種類(lèi)較多,而各種木質(zhì)原材料制造后的活性炭性能有一定的區(qū)別,因此,將木質(zhì)活性炭的制造的原材料細(xì)分為四類(lèi):木屑類(lèi)活性炭、果殼類(lèi)活性炭、椰殼類(lèi)活性炭、生物質(zhì)類(lèi)活性炭。這四類(lèi)木質(zhì)活性炭的分類(lèi)符號(hào),用原材料分類(lèi)符號(hào)(W)和其具體的原料(木屑、果殼、椰殼、生物質(zhì))英文單詞的首字母大寫(xiě)用下腳標(biāo)標(biāo)注共同表示。 其分類(lèi)符號(hào)詳見(jiàn)2016年發(fā)布的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32560-2016 《活性炭分類(lèi)與命名》。滎陽(yáng)粉末活性炭設(shè)備
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