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      制造活性炭的主要方法

      更新時間:2021-02-27 點擊數:115

      氣體活化法

            制造活性炭的主要設備是活化爐。在中國,氣體活化法常用鞍式爐,也有用多管爐、流態化爐和轉爐。美國還用多層爐等。鞍式爐(圖1)是由活化爐爐體、左右兩個蓄熱室和煙囪組成?;罨癄t爐體是用馬鞍形和其他異形耐火磚砌成的有許多活化道的方形爐(圖2),分為左右兩個半爐。原料炭裝入爐頂的原料槽內,借重力沿活化道緩慢下降,順序經過預熱段、補充炭化段、活化段和冷卻段,最后由下部卸出。用卸料的間隔時間長短來控制炭料的下降速度。水蒸氣活化劑送入左蓄熱室下部,被預熱到1000~1100℃后送入左半爐,經活化段與原料炭直接接觸使其活化。由于活化反應是吸熱反應,使爐溫不斷下降?;罨玫降幕旌蠚怏w轉入右半爐,在爐子的不同位置上通入二次空氣,使可燃氣體燃燒,產生的熱量使爐溫上升,混合氣體使右半爐的木炭活化。逸出的高溫煙道氣進入右蓄熱室,使其中的格子磚加熱升溫后排入煙囪。每隔30分鐘將煙道、空氣和水蒸氣的閘閥切換一次,這時水蒸氣送入右蓄熱室按完全相反的方向流動,這樣,可以使左右兩半爐交替升溫和降溫,經常保持在活化需要的溫度范圍內。正常的活化溫度為850~950℃。必須注意保持活化爐的正壓操作?;罨癄t卸出的活化料經除砂、破碎、篩選、酸洗、水洗、脫水、干燥等后處理工序即可得活性炭成品。

      化學藥劑活化法

            一般用氯化鋅作活化劑,多用來制造粉狀活性炭,也能制得顆?;钚蕴?。制造粉狀活性炭的設備常用平板爐和回轉爐,制造方法是將木屑用一定濃度(一般糖用炭為50~57°Be′/60℃,藥用炭為45~47°Be′/60℃)的氯化鋅溶液浸漬,然后進行炭化和活化?;罨瘻囟纫话阍?00℃以下,活化料進行回收氯化鋅、漂洗、離心脫水、干燥和磨碎即可制得粉狀活性炭。氯化鋅法的產品得率比氣體活化法高,能在較低溫度下進行活化,通過工藝上的調整可以生產出性質不同的活性炭。但在生產過程中容易造成氣相和水質污染,必須對廢氣和排水進行環保處理。

            活性炭屬無定形碳,雖然它們不具有金剛石和石墨那樣的結晶結構,但是,從X射線的衍射中已經查明,它們的結構中含有基本微晶?;疚⒕怯蓭讓犹荚映柿切闻帕械木W狀結構不規則的互相重疊組成的。在活性炭中除了基本微晶以外,還有未組成平行層的單個網平面和無規則的碳,如脂肪鏈狀結構的碳,附著在芳族結構邊緣上的碳等?;钚蕴康脑亟M成除了碳元素以外,還有以化學結合形式存在的氫、氧等,和以灰分形式存在的許多元素,活性炭的表面還有酸性的和堿性的表面氧化物和官能團。

            活性炭最重要的性質是吸附性質?;钚蕴渴嵌嗫孜镔|,含有大量的孔隙,其中有半徑在20埃以下的微孔,半徑為20~1000埃的過渡孔和半徑為1000~20000埃的大孔。由于各種活性炭的孔隙大小不同和含有不同性質的表面氧化物及官能團,因此,吸附性能各不相同,并具有選擇吸附的能力。例如糖用活性炭具有較多的過渡孔、對大分子的糖色雜質有較好的吸附力,而具有較多微孔的活性炭適用于氣相吸附和小分子雜質的去除。粉狀活性炭的主要質量指標:對0.15%亞甲藍的脫色力為8~14毫升/0.1克活性炭,對A法或B法焦糖色的脫色力為90~100%,總鐵量不大于0.05~0.10%,氯化物含量不大于0.2~0.25%,pH值3~9,灼燒殘渣不大于3~8%,干燥減量不大于10%。詳細的分類和分級指標見中華人民共和國林業部粉狀活性炭標準LY 216—79。

      應用

            活性炭的應用范圍非常廣泛,在氣相吸附中,用于從廢氣中除去有害氣體,環境保護中的空氣凈化,回收溶劑,排煙脫硫,原子輻射的防護和除去原子能設施中逸出的核裂變放射性物質和放射性碘、氪、氙等。在液相吸附中,用于食品工業中的葡萄糖、飴糖、食糖、乳制品、食用油、果汁飲料、酒類、食品添加物如味精、檸檬酸、瓊脂、果膠和其他食品的精制凈化;醫藥工業中各種藥物和針劑的凈化精制;化學工業中各種化學藥品、工業用油劑等的精制、凈化和回收;廢水處理,用水處理;合成纖維工業、石油精制等,以及用作催化劑和催化劑載體等。



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