活性炭再生原理簡述
活性炭的吸附過程就是活性炭與吸附質之間的相互作用而形成一定的吸附平衡關系，而活性炭的再生就是采取各種辦法破壞原有平衡條件，從而使吸附質從活性炭中離去。主要方式有:①改變吸附質的化學性質，降低吸附質與活性炭表面的親和力;②用對吸附質親和力更強的溶劑萃取;③用對活性炭親和力強于吸附質且相對更易脫除的物質將吸附質置換出來，然后將置換物質脫附，從而使活性炭再生;④用外部加熱、升高溫度的辦法改變平衡條件使吸附質脫除;⑤降低溶劑中溶質濃度(或壓力)使吸附質脫附;⑥使吸附物(有機物)分解或氧化而除去。針對可逆氣相吸附，通常采用的方法是通入120℃以上的加熱蒸氣使吸附
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、氣體通入等參數可以較為方便地控制，燃料單耗成本相對較低，運行成本低
通過控制溫度來控制活性炭產品的孔隙分布，從而制備具有不同用途的活性炭產品。一般而言，水蒸氣活化法的活化溫度控制在800~950℃.煙道氣活化的溫度控制在900~950℃，空氣活化的溫度控制在600℃左右。此外，對于不同的原料，活化溫度的影響也有區(qū)別。例如有研究發(fā)現，以泥發(fā)為原料生產活性炭時，較高的活化溫度(1040℃)反而有利于提高微孔含量，低溫卻有利于中大孔的形成[28]。因此在生產過程中，應根據原料、所制備活性炭的用途以及所采用的活化劑來確定活化溫度。
.活化時間
在活化條件下，氣體活化按照造孔一擴孔步驟進行，即先開始在炭化料肉部形成大量的微孔，相鄰碳微晶之間原本閉塞的微孔也被打開，從而使活性發(fā)比表面積增大，吸附能力增強，而隨著反應的進一步進行，碳微晶層面上的碳開始被消耗，使微孔變大、塌陷，直到相鄰微孔之間的孔壁被完全燒蝕形成中大孔結構，導致活性炭比表面積降低。由于反應速率隨溫度變化而變化，不同原料的活化難易程度也不一樣，因此若活化溫度較低或者原料活化反應性較差時，活化時間應適當延長，反之亦然。
例如以煤為原料，水蒸氣為活化氣體，活化溫度為900℃，水蒸氣流量為
1.2kg/(kg.h)，實驗結果表明活化時間在2~5h范圍內所得到的活性炭碘吸
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
活性炭制備工藝
間歇法的平板爐和連續(xù)法的回轉爐是生產氯化鋅法粉狀活性炭的主體設備、平板爐法具有設備簡單、投資少、上馬快等優(yōu)點，是國內早期氯化鋅法活性炭的主體設備。但此法存在手工操作多、勞動強度大、環(huán)境污染嚴重等問題，導致了此法目前已被淘汰?；剞D爐法具有生產能力大、機械化程度高、產品質量較穩(wěn)定等優(yōu)點，是目前國內外氯化鋅法活性炭的主體設備，工藝難點在于尾氣處理和氯化鋅回收方面，國內尚未有成熟的工藝，日本已實現環(huán)保排放達標生產。
1.工藝流程
連續(xù)法生產粉狀活性炭的工藝流程，一般由木屑篩選和干燥、氯化鋅溶液配制、配料(或浸漬)、炭活化、回收、漂洗(包括酸處理和水洗)、脫水、干燥與磨粉等工序組成。另外附設的廢氣處理系統(tǒng)，以回收煙氣中的氯化鋅和鹽酸，減少對環(huán)境的污染。常用的生產工藝流程見圖2-6 和圖2-7.
2工藝操作
(1)木屑的篩選與干燥為了產品的質量和工藝操作穩(wěn)定，并降低超細顆粒在后續(xù)回收工段過濾流失導致的活化劑的浪費，用振動篩或滾筒篩對木屑進行初步篩選，選取0.425~3.35mm的木屑顆粒，除去雜物(如板皮、鐵展、泥砂、石塊等)，以免造成堵塞，增加回收、漂洗工序中的負荷、影響產品質量。
篩選后的木屑含水率一般在45%~60%，此時水分過高會影響配料工序段化學活化劑的滲透，因此需要進一步干燥控制工藝需要的水分含量。北方由于氣候干燥，雨水少，一些中小工廠常利用自然風干方法干燥木屑，木屑進行機械于燥時，一般在氣流式干燥器中或回轉干燥器中進行干燥。
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