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物理活化法对柱状活性炭的影响

2018-05-03 15:07:54 益达滤材柱状活性炭 阅读

    由于制备活性炭质料的多样性及活性炭的用处不同,以无烟煤、木屑、杏壳、椰壳、果壳、沥青、石油焦等为例,其制备办法也存在很大差异。

一、化学活化法

    该办法采纳的一般工艺过程是,先用化学试剂浸渍含碳质料,然后再必定温度惰性气体维护下活化,直接得到活性炭。

    以果壳、无烟煤、石油焦为质料,用KOH活化得到比外表积为3300m2/g左右的活性炭。有人以煤为质料,先用化学办法经酸处理去除其间的无机矿物质,再用磷酸等化学试剂(如氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾等)浸渍,然后再氮气维护下活化,制得质量好、灰分少、体积缩短和碳挥发损失倾向小的活性炭。关于化学活化机理,笔者认为,在高温下化学试剂与碳能够完成焦油的脱氢交联、碳的催化气化和溶出硅铝。  现在,氢氧化钾碱熔法是有用进步活性炭比外表积的办法。特别是对较难活化的石油焦、石油沥青、煤沥青等质料,用氢氧化钾作活化剂可制得较高比外表积活性炭——超级活性炭。该办法的优点是:不同活化剂及其用量可制得孔径散布及外表化学性质不同的活性炭,对活性炭的孔径散布操控愈加容易。

二、物理活化法

    物理活化法是将碳化资料在高温下用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体与碳资料发作反应,在碳资料内部构成兴旺的微孔结构。碳化温度一般为600℃,活化温度一般在800~900℃之间。物理活化法制备微孔活性炭的工艺已比较老练,特别是用于制备价格低廉的煤质活性炭,作用十分明显。但此过程中质料活性低,所需活化时刻较长,微孔孔径散布较难操控,制得活性炭的质量不稳定,比外表较低,且中孔不行兴旺,限制了活性炭的使用。

三、化学物理法

    一般认为选用活化前对质料进行化学改性浸渍处理,可使质料活性进步,并在碳资料内部构成传输通道,有利于气体活化剂进入孔隙内进行刻蚀。笔者曾用次氯酸钠或次氯酸镁浸渍无烟煤,然后用二氧化碳在850℃下活化,制得微孔和中孔均比较兴旺的活性炭资料。活性炭研讨小组在研讨活性碳纤维的制备工艺中发现,碳纤维经铵盐混合溶液浸渍处理后再进行物理活化,能够明显进步活性炭纤维的比外表积及活化得率,进步微孔在活性炭纤维中的份额,且浸渍处理时刻对活性炭纤维比外表积和得率有很大影响。

四、催化活化法   高比外表积活性炭资料的孔径大多会集在微孔(<2nm),对气体或液体中小分子的吸附比较有利,但对一下聚合物,有机电解质和无机大分子的吸附功能较差,因而选用特殊办法制备中孔兴旺,高比外表活性炭资料成为人们研讨的热门。

   在研讨焦炭气化反应时,发现载有添加剂的焦炭备份气化后在焦炭中呈现了10nm左右的中孔。   刘志昌等以金属有机化合物为添加剂,参加到中温煤沥青中使用乳化法制成含铁沥青微球,活化后制得比外表、中孔比外表积中孔容积均比较兴旺的沥青基球状活性炭,成果外表,参加二茂铁所得活性炭不只呈现了2nm和4nm的中孔,且在30~50nm的中孔也比较兴旺。   催化活化法制得的中孔活性炭中不可避免地会残留部分金属,这种活性炭用于液相吸附时,金属元素可能以离子方式进入溶液,尽管其含量很低,但在某些状况(如血液净化)下却十分有害。因而,研讨开发不含金属离子的中孔活性炭此阿里,仍然是活性炭吸附资料的研讨热门和难点。

五、模板法

   在无机物模板内很小空间(纳米级)中引进有机聚合物并使其炭化,然后用强酸将模板溶掉后即可制得与无机物模板的空间结构类似的多孔炭资料,该办法可制得孔径散布窄、挑选吸附性高的中孔活性炭。

   美国、日本有使用硅凝胶微粒(75~147μm,比外表积470m2,孔径4.7 nm)作为模板,制成比外表积1 100~2 000m2/g,孔径为1~10 nm,并会集在2 nm的窄孔径散布的活性炭资料。

   使用模板法制备活性炭的优点是能够经过改动模板的办法操控活性炭的孔散布,但该办法的缺陷是制备工艺杂乱需用酸去掉模板,使本钱进步。   综上所述,国内外广泛选用的办法尚数化学法、物理法和化学物理法,这些办法具有本钱低的特点,可取得较高经济效益。化学法能够制得超高比外表积活性炭吸附资料,作为天然气储气资料、电容器资料、电极资料等。