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      活性炭的用途有哪些?

      更新時間:2021-02-26 點擊數:100

            一種經過活化,具有發達的孔隙結構、很大的比表面積(可達1500平方米/克以上)和巨大的吸附力的炭。用不同方法制得的活性炭,具有不同形狀和大小的孔隙以及性質不同的表面官能團,因而有選擇性吸附的能力,能從多組分的氣體和液體中吸附和分離其中某些成分。它是工業生產、科學研究、軍工國防和人民生活中廣泛使用的吸附劑。

      簡史

      據埃及古書記載,遠在公元前1550年以前炭就在醫學上應用。在中國長沙馬王堆西漢墓(公元前190~前110年)中發掘出完好的女尸,木槨四周及上部填塞木炭,厚30~40厘米,約5000多千克,這是對炭的吸附性能的應用。在工業上生產活性炭,是從1900~1901年荷蘭科學家奧斯特利杰科(Raphael von Ostrejko)取得化學藥劑法和氣體活化法等的專利開始的。第一次世界大戰時,活性炭開始用于防毒面具,并且提出了著名的吸附理論,如毛細管凝聚理論,吸附等溫線和孔徑分布學說,單分子層和多分子層吸附理論等,這些理論研究加深了對活性炭的認識,促進了活性炭生產的發展和應用領域的擴大。到30年代,活性炭生產已成為一門工業,40年代后提出的活性炭孔隙分類法和以吸附勢理論為基礎的微孔充填理論都獲得實際的應用。在中國1932年才開始研究活性炭的生產工藝,到50年代逐漸形成活性炭工業。

      種類

      活性炭種類繁多,按其外形可分粉狀炭、顆粒炭和纖維狀炭,以及活性炭紙、活性炭布、活性炭板等制品;按其用途可分氣相吸附炭、液相吸附炭、催化劑和催化劑載體炭等;按其生產方法可分物理炭、化學炭。

      活化原理

      活化方法有氣體活化法和化學藥劑活化法兩類。氣體活化法又稱物理法。含碳物料用一些氧化性氣體如水蒸氣、二氧化碳(或煙道氣)或氧氣(或空氣)作為活化劑,在高溫下進行活化制造活性炭。木材在炭化過程中常有一些焦油物質殘留在木炭中,在活化過程中,活化劑可以使殘留的焦油和其他含碳化合物氧化分解,清除表面的雜質,使原來被堵塞的孔隙開放;活化劑也能侵蝕炭的表面,形成新的孔隙,原來孔隙之間的薄壁有可能被燒失,使孔隙擴大,從而形成非常發達的孔隙結構,使比表面積大大增加和提高了炭的吸附力?;罨枰臏囟纫蚧罨瘎┓N類而不同,用水蒸氣活化的溫度約為800~950℃,用煙道氣活化時約900~950℃,用空氣作活化劑時,由于在高溫下碳和氧的反應非常劇烈,一般在600℃左右活化。

      化學藥劑活化法多用氯化鋅作為活化劑。主要利用氯化鋅在高溫下對植物原料中的纖維素起潤脹、脫水、侵蝕和溶解作用,而使其形成孔隙,達到活化的目的。氯化鋅法一般能制得過渡孔比較發達的活性炭,適用于糖色等大分子雜質的去除。用氯化鋅法制造活性炭時,鋅屑比(無水氯化鋅與絕干木屑重量之比)對制得活性炭的孔隙大小有很大影響,鋅屑比大時,可以制得過渡孔較發達的活性炭;鋅屑比小時,可以制得微孔較發達的活性炭。幾乎所有的含碳物質都可以經過不同的工序制成活性炭。

      原料

      林業和農業植物原料,包括木炭、木屑、果核、果殼等(其中木屑和木炭是傳統原料,椰子殼是最佳原料);礦物原料,包括煤、石油瀝青、石油焦炭等;城市含炭廢料,主要指水解木質素、浸提栲膠后的淺渣、制漿廢液、廢橡膠和塑料等。

      制造工藝

      活性炭的制造工藝主要有氣體活化法和化學藥劑活化法。氣體活化法可以制造粉狀活性炭,也可以制造顆粒炭。制造粉狀炭一般用小炭粒進行活化,然后將活化炭磨碎成粉狀;制造顆粒炭則用炭質較硬的炭粒(如果殼炭)或炭粉加粘結劑成型得到的炭粒進行活化制造活性炭。





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