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文檔簡介

1、活性炭不同制造方法可分為五種活性炭是一種黑色粉狀,粒狀或丸狀的無定形具有多孔的碳,主要成分為碳,還含少量氧、氫、硫、氮、氯。也具有石墨那樣的精細結構,只是晶粒較小,層層間不規(guī)則堆積。具有較大的表面積(5001000米2/克),有很強的吸附性能,能在它的表面上吸附氣體、液體或膠態(tài)固體;對于氣體、液體,吸附物質的質量可接近于活性炭本身的質量。其吸附作用具有選擇性,非極性物質比極性物質更易于吸附。在同一系列物質中,沸點越高的物質越容易被吸附,壓強越大溫度越低濃度越大,吸附量越大。反之,減壓,升溫有利于氣體的解吸。常用于氣體的吸附、分離和提純,溶劑的回收,糖液、油脂、甘油、藥物的脫色劑,飲用水及冰箱的

2、除臭劑,防毒面具中的濾毒劑,還可用作催化劑或金屬鹽催化劑的載體。早期生產活性炭的原料為木材、硬果殼或獸骨,后來主要采用煤,經干餾、活化處理后得到活性碳生產方法有:詳解活性炭制造方法:1.1 原料 幾乎所有含碳材料都可用來征稅活性炭,例如木材、鋸屑、泥炭、稻草等含纖維素材料通常僅以化學品活化法處理。有使用稻草和玉米稈的蹭試驗,也有以豆渣為原料用碳酸鉀的活化制成活性炭。雖然通常在氣體活化法中先要把原料炭化,但是國外公司有用泥炭直接氣體活化,而不以蹭的炭化的報道。很適用于氣體活化法的原料是木炭、堅果殼炭、褐煤或泥炭制得的焦炭。1.2 活化制造活性炭的關鍵工藝是活化。由于所用活化劑的不同,可分為兩類方

3、法:(1) 用氯化鋅或磷酸等化學品為活化劑的化學品活化法;(2) 用水蒸氣或二氧化碳等為活化劑的氣體活化法。前者稱為化學活化法,后者稱為物理活化法。其實兩類活化過程都各自民生質的變化,都是化學變化的過程。(一) 氯化鋅活化法以化學品氯化鋅為活化劑。將0.1-0.5份氯化鋅濃溶液和1份泥炭或鋸屑混合,在轉爐中干燥,加熱到600-700,成品以酸洗和水洗回收鋅鹽。有時化學品活化后繼續(xù)進行水蒸氣活化,藉以增加大量的細孔。氯化鋅活化的活性炭具有較多大也。雖然這是有效和簡單的方法,但因鋅化合物化合物的環(huán)境污染而漸衰。(二) 磷酸活化法以化學品磷酸為活化劑。炭化的或未炭化的含碳物作起始原料。例如將研細的鋸

4、屑和磷酸混成漿狀,在轉爐中干燥,加熱到100-600。萃取回收磷酸,有時中和后回收磷酸鹽。干燥得活性炭,一般較氯化鋅法的活性炭具有更細的細孔。也可采用磷酸和水蒸氣聯(lián)合活化法。近年磷酸活化法趨向廣泛應用,磷酸回收等革新未見發(fā)表。(三) 氫氧化鉀活化法以化學品氫氧化鉀為活化劑。將含碳原料以熔融的無水氫氧化鉀處理,激烈的反應產生非常高的多孔性,比表面積可高達3000m2/g。(四) 其他化學品活化法硫酸、硫化鉀、氯化鋁、氯化銨、硼酸鹽、硼酸、氯化鈣、氫氧化鈣、氯氣、氯化氫、鐵鹽、鎳鹽、硝酸、亞硝氣、三氧化二磷、金屬鉀、高錳酸鉀、金屬鈉、氧化鈉和二氧化硫均可用于活化。以水蒸氣、二氧化碳或兩者混合氣體為

5、活化劑,將含碳物料和氣體在轉爐或者沸騰爐內,在800-1000高溫下進行碳的氧化反應,制成細孔結構發(fā)達的活性炭。水蒸氣、二氧化碳和碳的反應是吸熱反應,而氧和碳的反應是很強的放熱反應,因此爐內反應溫度難以控制,尤其要避免局部過熱,防止不均勻活化更難,故氧或空氣不宜作為活化劑。有時使用空氣和水蒸氣的混合氣體,用碳的燃燒作為熱源。多數(shù)情況下用煙道氣和水蒸氣的混合氣體,由于不可避免地會混入少量氯氣,造成水蒸氣、二氧化碳和氧氣三種氣體同時參與活化。值得注意:在混合氣體中少量的氧會使活性炭具有很大的孔隙。氧與碳的作用速度百倍于二氧化碳,而且因鉀鹽存在而大增,因此含鉀的原料在含氧的氣體中會劇烈反應,以致發(fā)生

6、失控的燃燒而不是活化。 各種少量化合物,例如堿金屬和堿土金屬的鹽類,幾乎全部氯化物、硫酸鹽、醋酸鹽和碳酸鹽,還有大多酸類和氫氧化物,在氣體活化中具有催化加速作用。工業(yè)上常用的催化劑是氫氧化鉀和碳酸鉀,用量在0.1%到5%之間。以固態(tài)催化劑和含碳物料混合,或以溶液加入,或成型低溫炭化。如果煙煤中加堿金屬鹽類活化,那么不單用水蒸氣活化,而要用含二氧化碳的混合氣體活化。1.3活化爐:活化爐的型式很多。國外活性炭制造工廠采用的爐型主要有豎爐、轉爐和流化床爐等。(1) 豎爐:原由幾個簡單垂直的燃燒室構成,室壁砌以耐火磚。后來改進混料,又設法控制爐內氣流的方向、速度和溫度。該爐還可用來再生回收炭。(2)

7、轉爐:是最通用的臥式活化爐。(3) 流化床爐:又稱沸騰床爐,是固體粒子補充流體吹成懸浮狀態(tài),氣固之間傳熱、傳質速率快,但粒子磨損大,以前常以間歇法生產粉炭,現(xiàn)已民展成連續(xù)生產,并能制成而磨的粒炭。我國目前常用的活化爐主要有:(1) 斯列普爐:又稱鞍式爐,因其活化帶的耐火磚是馬鞍型,原為法國專利,20世紀50年代由原蘇聯(lián)引進我國。后經一系列改進,成為我國目前生產顆粒狀活性炭的最主要爐型。活化氣體:水蒸氣。主要優(yōu)點:連續(xù)生產、產量大、質量高、過熱蒸汽溫度高、穩(wěn)定、不需外部供熱。主要問題:對原料要求高、造價高、技術要求高、維修費用大。(2) 燜燒爐:活化氣體:燃煤所產生的高溫煙道氣。主要優(yōu)點:簡單投

8、資省。主要問題: 耗燃料多、活化不均勻、勞動強度大、粉塵大。(3) 土耙爐:活化氣體:水蒸氣(空氣)主要優(yōu)點:最簡易爐型。主要問題:得率低、質量不高、原始作坊式、污染環(huán)境。(1) 多管爐:活化氣體:水蒸氣主要優(yōu)點:不需燃料、穩(wěn)定、易控制、產量較大。主要問題:活化不均勻、炭質量不高、過熱蒸汽溫度低、耐火管易損壞、投資較大。(5) 回轉爐:活化氣體:煙道氣、水蒸氣主要優(yōu)點:連續(xù)操作、活化較均勻、適合生產氣相活性炭。 主要問題:設備龐大、熱效率差、耗燃料、成品質量較低。(6) 沸騰爐活化氣體:空氣、水蒸氣。主要優(yōu)點:氣固接觸好、活化均勻、機械化占地面積小。 主要問題:間歇生產、易結渣影響正常操作、耗

9、燃料。(7) 多層耙式爐活化氣體:煙道氣、水蒸氣。主要優(yōu)點:國外引進大型設備、活化強度大、產量大。適應多種產品。 主要問題:投資大、技術要求高、操作費用較高。此外,還有多管沸騰爐、外溢流式沸騰爐、旋流噴動活化爐、隧道窯活化爐、斜板式活化爐、等。1.4活性炭后處理去雜:活化時加過催化劑如氯化鋅、磷酸、碳酸鉀的活性炭常用酸洗或用水洗處理,以減少各種化合物含量。低灰分活性炭可用水、鹽酸或硝酸洗滌,去除一些雜質。用于精細化學品、藥物、催化劑、催化劑載體的活性炭,需要特殊的充分洗滌。浸漬:活性炭的浸漬是針對特定用途的一種后處理。(1) 用于防護毒氣的活性炭銅鹽和鉻鹽浸漬。(2) 用于去氮的活性炭以鋅鹽浸漬。(3) 用于從含氧氣體中去硫化氫、從廢氣中去汞蒸氣的活性炭以碘化合物處理。(1) 用于提取核裝置發(fā)生的放射性甲基碘和其他氣體的活性炭也以碘化合物處理。(5) 用于將硫化氫和甲醛氧化為無毒物的活性炭以二氧化錳浸漬。高溫下甲醛不氧化到甲酸,而直接生成二氧化碳。(6) 用于從低氧的氣體混合物中除去二價化合物的活

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