后處理是活性炭生產中產品的精制和均質過程,通常包括酸洗和干燥這兩個過程。目的是為了除去活性炭產品中的灰分、鐵及重金屬含量。一般氣體活注制備的氣相吸附用活性炭和廢水處理用活性炭可不需進行后處理,但生產對雜質含量要求高的產品則需要進行此過程。
酸洗一般用鹽酸,加入量一般是炭質量的10%~30%,在加入至沸騰且充分攪拌的條件下進行。待樣品雜質含量達到質量要求后再進行多次充分水洗以除去鹽酸。為保護環(huán)境,酸洗中排出的酸霧和酸性廢水均需進行中和處理方可排放。
干燥的目的是控制產品的含水量。干燥設備主要有烘房式干燥器、回轉干餐爐等。在干燥過程中,尤其是粉炭的干燥過程應重視粉塵的收集,這樣既可降低產品損失又可消除粉塵污染。
多段爐,多段爐又稱為多膛爐,因其內部有耙齒用于動層,我在活性炭行業(yè)內又稱其為耙式爐。這是歐美、日本等地的主流活化爐模式。于1950年開始應用于活性炭的生產,設備幾乎都是由美國Nichols公司說計生產的。通常這是一種外熱式的移動床反應裝置,外壁為鋼制圓簡形。內壁由耐火磚砌成,中央為由耐火磚砌成的數(shù)段爐床(多為4~12段)。#中心有可旋轉的耐高溫鋼軸,在軸兩側有耙臂,臂下有若干耙齒起到攪排作用。通常層床板上耙齒使物料往中心移動,從中心部的開口落人票二層床板,而第二層的耙齒方向與層相反,因此物料將被推向外招落入第三層床板上,依此類推直至底層爐板,由卸料裝置卸出從而得到終產品,
多段爐是目前的活化設備,活化溫度、活化時間、氣體通入等參數(shù)可以較為方便地控制,燃料單耗成本相對較低,運行成本低
物理法制備技術與裝置
隨時間的延長先升高后降低,活化時間為3h時可得到具有大碘吸附容量的活性炭產品,
活化氣體流量
活化氣體流量增加則反應速率增加,但當活化劑流速達到一定值后,反應速率將為一常數(shù)而不再增加,當流速較低時,所制得的活性炭微孔容積大,而流速高時微孔容積反而減小,這是由于高流速使炭的外表面燒蝕產生不均勻活化,從而使微孔容積降低,Manochs等在以松木為原料制備活性炭的過程中發(fā)現(xiàn)水蒸氣流量這一因素對活性炭表面化學性質和形貌有十分重要的影響,可以通過控制水蒸氣的流量控制孔徑和微孔率[10)。
原料中灰分含量
據(jù)研究表明,堿金屬、鐵、銅等氧化物和碳酸鹽在水蒸氣活化過程中可起到催化作用,因此在活化物料中加入少許此類物質可以加快活化反應速率。例如國內有專利采用Ca為催化劑,使水蒸氣與碳反應的活化能由185kJ/mol下降到164~169kJ/mol,所得活性炭孔徑分布集中于5~10nm,表3-4為幾種無機鹽在1000℃下對水蒸氣與石墨反應速率的影響[12]。
表3-4 無機鹽對水蒸氣與石墨反應速率的影響
處理條件 灰分 相對氣化速度
無 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,水蒸氣流量為0.52X10-mol/s,
另據(jù)Holmes和Emmett的研究表明,原料中所含的無機雜質在活化過程中常促進孔隙由小變大,而且在0.7~1.0的相對壓力范圍內吸附等溫線的斜率有所增加,說明中大孔的比率增加了3),這與前文提到的金屬在活化過程中的催化作用相吻合。
原料炭化溫度
炭化料的活化反應活性與其揮發(fā)分的含量密切相關,而揮發(fā)分的含量又由炭化溫度決定。圖3-1給出了炭化溫度對碳與CO?的反應活性,可以看出當炭化溫度為600℃左右時所得到的炭化料顯示出高的反應活性、若炭化溫度進一步升高則反應活性明顯下降。此外還有研究發(fā)現(xiàn)碳材料隨著加工溫度的升高,基本微品有增大的趨勢,生產實踐也表明炭化溫度升高則活化過程所需的溫度也相應提高,但石油焦是例外,因為在較高溫度下石油焦容易發(fā)生石墨化轉變,形成大面積的石墨晶體結構,難以形成豐富的孔除結構,因此用普通氣體活化法很難得到吸附性能優(yōu)良的活性炭產品,Bouchelta等以棗核為原料制
為提高產品得率、降低生產過程中的能源消耗并同時產品質量,中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所活性炭研究室開發(fā)出了原料熱解自活化的新工藝,該工藝的基本原理是在密閉反應容器中,原料在高溫下熱解產生出大量氣體、這些氣體即可作為活化反應的氣體、同時由于體系的壓力增高,椰殼觸織細胞內的氣體強制逸出時、會對椰殼組織結構產生一定沖擊,這種沖擊作用可以改善椰殼組織結構,從而促進高溫自活化時活性炭微孔的形成與發(fā)展。
該工藝與傳統(tǒng)工藝制備的活性炭性能比較如表3-1所示。
表31新工藝與通常的活化工藝比較
新鼎方法 工藝過程 活化時間h 能耗 活化劑消耗 氣、液相污染
化工藝 熱馨自話 活性炭 椰夾一熱解一 工藝簡便 4 低 無活化劑 無氣、液污染
物理法工藝活化一活性炭椰殼一炭化一工藝復雜8消耗大量水蒸氣、煙道氣等氣體活化劑粉塵污染
曝殼一炭化一 消耗數(shù)信的
化學法工藝粉種一與活化劑混合一活化一工藝復雜6低鋅、氫氧化鉀磷酸、氯化氣、液橙污染大
洗滌一活性炭
劉雪梅等以椰殼為原料、采用熱解活化法于900℃下密閉處理4h后制備了活性炭,實驗結果表明所制的活性炭比表面積為994m2/g,微孔容積為
0.43cm’/g、微孔率達到85%、平均孔徑為2nm,該活性炭碘吸附值為1295mg/g、亞甲基藍吸附值為135mg/g、亦說明其孔徑分布以微孔為主之后劉雪梅等又進一步延長活化時間至8h、雖然得率降為9.4%,但活性炭比表面積達到1723m/g、微孔容積為0.68cm/g、碘吸附值與亞甲基藍吸附值分別達到了1628mg/g和375mg/g、均優(yōu)于市售凈水用活性炭,作者認為反應機理是在密閉空間中、物料發(fā)生熱解反應生成大量的CO、H.O.H、
物理法制備技術與裝置
活性炭物理法機理簡介
物理法通常指氣體活化法,是以水蒸氣、煙道氣(水蒸氣、CO2、N?等的混合氣)、CO:或空氣等作為活化氣體,在800~1000℃的高溫下與已經過炭化的原材料接觸進行活化的過程。在這個過程中,具有氧化性的活化氣體在高溫下侵蝕炭化料的表面,使炭化料中原有閉塞的孔隙重新開放并進一步擴大,某些結構因選擇性氧化而產生新的孔隙,同時焦油和未炭化物等也被除去,終得到活性炭產品。由于物理法通常采用氣體作為活化劑,工藝流程相對簡單,產生的廢氣以CO2和水蒸氣為主,對環(huán)境污染小,而且終得到的活性炭產品比表面積高,孔隙結構發(fā)達,應用范圍廣,因此在活性炭生產廠家中70%以上都采用物理法生產活性炭。下面對物理活化法的機理、工藝流程、裝置設備及國內外發(fā)展現(xiàn)狀等進行具體闡述。
一、原料炭化
物理法制備活性炭需要先將原料在400~600℃下進行炭化處理,使原料中碳元素以外的主要元素(氫、氧等)以氣體形式脫除,通過CO:、CO 的形式也可使一部分碳元素釋放出去,殘留的碳元素則多數(shù)以類似石墨的碳微晶形態(tài)存在。然而和石墨晶體不同的是,這些碳微晶的排列是雜亂無章的,因此形成了具有活性炭原始形態(tài)的結構。但是僅僅經過炭化處理,碳微晶的周圍以及碳微晶之間的縫隙仍被熱解所產生的焦油或者無定形碳堵塞,因此需要進一步活化處理,除去這些堵塞孔隙的物質才能得到具有發(fā)達孔隙結構的活性炭。
二、氣體活化法過程簡述
在炭化的中間產物進行活化期間,是基本碳微晶以外的無定形碳
活性炭制備技術
燒結封團、導致活性炭的各種性能開始下降、活化時間選擇在1b較好。 Ahoed 等通過氯化鋅活化棗核制備了活性炭、結果表明、當活化時間由6h增加至3.5h時,得豐由43%降低至29%,在初的1.25h內降低得快、并在此時達到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h內是有利于中孔增加的、隨著活化時間的增加、中孔開始塌陷變?yōu)榇罂祝?br />
活性炭的應用領域十分廣泛、在應用過程中發(fā)揮作用的主要是孔結構和表而官能團、所以根據(jù)市場的需求有很多科研人員開始關注組合活化法,包括物理化學法、化學 化學法、微波-化學法等。
一、物理-化學活化法
物理化學活化法是結合物理法(CO:、水蒸氣法等)與化學法(磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀法等)制備活性炭的一種方法、此類活性炭具有特孔結構和表面官能團。Dolas等?)采用開心果殼與氯化鋅前期浸清后,通過后續(xù)的高溫CO=活化法制備了BET比表面積為3256m2/g、孔容積為1.36cm'/g的活性炭,而采用氯化鈉溶液浸清的開心果殼采用高溫CO:活化制備了 BET比表面積為3895m/g、孔容積為1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕櫚殼為原料,先采用少量氯化鋅或磷酸法活化制備具備初期窄微孔的活性炭、然后采用高溫CO:活化制備了甲烷吸附用活性炭,此方法可以使得活性炭的孔結構均勻化分布、有利于甲烷的存儲。
二、化學-化學活化法
化學-化學法是指結合兩種不同的化學活化劑進行活化制備活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木為原料,先使用磷酸或氯化鋅活化制備早期活性炭、然后采用氫氧化鉀法進行二次化學活化、制備了具有較高微孔含量(98%)的 CO;存儲用活性炭。
三、微波-化學活化法
微波-化學法是指以微波加熱的方式來提供化學法(磷酸、氧化鋅、氯氧化鉀等)活化所需熱量來制備活性炭的方法,微波加熱相比傳統(tǒng)加熱方式的優(yōu)點是可以大幅度縮短活化時間,可以控制在10min左右,Lu等“)以竹子為原料,采用微波加熱磷酸活化法制備了比表面積為1432m/g、孔容積為
0.696cm'/g的活性炭產品、得率可達47.8%,Hesas等通過微波氧化鋅
濰坊活性炭廠家聯(lián)系方式-臨朐縣海源活性炭廠
2000元
產品名:活性炭
濰坊活性炭-廠家企業(yè)-酸棗仁殼活性炭廠家
1500元
產品名:新標活性,醫(yī)藥中間體脫色活性炭,臨朐縣海源活性炭廠,酸棗仁殼活性炭廠家,針劑705活性炭,椰子殼活性炭廠家,噴漆房廢氣吸附炭,蜂窩活性炭廠家,柱狀活性炭廠家,醫(yī)藥脫色活性炭,白煤活性炭廠家,廢氣吸附活性炭,圓柱型活性炭,污水廢氣吸附,印尼椰殼原料,山楂種子炭,胡桃殼活性炭,藍煤型活性炭,核桃殼活性炭,小杏殼活性炭,凈水設備用炭,污水處理炭
淄博活性炭廠家-量大從優(yōu),廢氣處理活性炭
1122元
產品名:柱狀活性炭,蜂窩活性炭,廢氣處理活性炭,煤制活性炭
濰坊活性炭廠家—聯(lián)系方式
面議
產品名:果殼活性炭
山東活性炭廠家
面議
產品名:活性炭廠家
冠縣錳沙廠家-量大從優(yōu),錳沙濾料
300元
產品名:錳沙,錳沙濾料
濰城活性炭廠家-量大從優(yōu),柱狀活性炭
2000元
產品名:活性炭,柱狀活性炭,蜂窩活性炭
桓臺錳沙生產廠家-沂蒙老廠
300元
產品名:錳沙,錳沙濾料