活性炭的制备与应用
活性炭的制作方法
活性炭的制作方法活性炭是一种由木炭、煤炭或其他有机物加热到高温,其中的有机物被氧化等热处理完成而得到的碳状物质。
它具有极大的表面积,能吸收、吸附、催化反应,具有广泛的应用。
活性炭的制作方法,可以根据其原料和制作技术的不同而分为几类,如低温热处理法、化学活性法、电弧炉活性炭制备法、高温气流活性炭制备法等。
一、低温热处理法低温热处理法是常用的活性炭制备方法,它由木炭、煤炭等可烧制物质作为原料,在不同的温度中通过慢燃烧来产生氧化作用,从而形成高活性的炭状物质。
这种方法热处理的原料温度一般在800℃~1000℃之间,制得的活性炭具有较高的吸附性和催化性能,并可应用于污水处理、空气净化、固体废弃物处理等领域。
二、化学活化法化学活化法是将无机物经过化学活化处理,形成具有活性的有机物质,再经过热处理,制成活性炭。
这种方法可以用原料更多样,如硅灰、氧化锌、膨润土等,这些有机物经过不同程度的活化后,形成含氧碳的有机物,然后在高温下加热,使其氧化、烧结,制成活性炭物质。
三、电弧炉活性炭制备法电弧炉活性炭制备法是利用空气中的电弧火焰作为激发源,将空气中的碳氧原子分子热挥发,形成一种新的含碳氧有机物,然后再经高温氧化,制成活性炭。
该法可生产出高纯度的活性炭,可用于脱硫、脱硝、污水处理等领域。
四、高温气流活性炭制备法高温气流活性炭制备法是将废弃物、燃料油和其他有机物混合粉状,然后将其通过高温气流的方法制成活性炭。
此法的活性炭吸附性能好,可制备出活性炭近体材料,具有良好的结晶性,分子量结构均衡,可应用于活性炭制剂、锂离子电池、固态电容器等领域。
以上就是活性炭的制作方法,活性炭的制作方法从原料的挑选、热处理技术到制备过程的控制,都会影响最终的活性炭性能,因此,需要根据应用场合的不同,考虑不同的原料、不同的活性炭制备方法,结合自身的实际情况,筛选出合适的活性炭。
活性炭的制备及其应用
活性炭的制备及其应用一、介绍活性炭,是一种广泛应用于化学、食品、环保、药品、水处理、冶金、电力等行业的特种材料。
它具有多孔、高比表面积、吸附性能高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀等特点。
活性炭的制备和应用领域极为广泛,为了更好地利用这种材料,特在此对活性炭的制备、性质和应用进行详细介绍。
二、制备方法活性炭可以使用多种原料,包括木材、草、杏壳、椰壳、煤、石油焦等。
制备活性炭的方法也各不相同,常见的主要有物理吸附法、化学吸附法、热分解法等。
1. 物理吸附法物理吸附法是指将原料材料由固体直接转换成气态,然后在高温下去除其中的一些物质,留下对目标物质有良好吸附作用的多孔固体。
该方法的原理是对原材料进行热解,使固体原材料气化,制备出具有强吸附性能的活性炭。
这种方法有较高的环保性,且操作简单,但需要较高的能量投入和采用专业的设备。
2. 化学吸附法化学吸附法也称蒸汽活化法,是将原料经过表面修饰后再放入加热设备中高温蒸汽流化床中进行脱水和裂化。
该方法可使原材料中的各种杂质被去除,脱水效果好,制备出具有高比表面积和微孔结构的活性炭。
但该方法需要加入大量的蒸汽,效率低且成本高。
3. 热分解法热分解法是将原材料置于较高温度下打开,使它化学变化,通过燃烧或不燃烧加工原料制成碳质产物。
这种方法的成本较低,操作较为简单,但需要进行高温干燥,在生产上不太方便。
三、性质活性炭的性质主要取决于原材料,加工方法和加工工艺。
活性炭的最大特点就是其巨大的表面积。
具体的表现就是在单位重量下拥有极大的外表面积、孔道面积、和内表面积。
因此,活性炭的特性也主要体现在吸附和筛选两个方面。
作为吸附体,活性炭有以下特点:1. 可吸附大量有机物由于其大的表面积可为其他材质所不能及,且具有良好的化学稳定性,因此活性炭的吸附作用得到了广泛的应用。
2. 可操作范围广它的吸附作用能力可以从室温至接近零度下发生,也可以在高温下持续运作。
3. 可回收使用一些常见的活性炭水处理液尾部处理设备可定期清除直接回收,压缩后重新使用。
活性炭制备及应用
活性炭的制备及应用1.活性炭的制备1.1化学活化法1.1.1氯化锌法氯化锌法制造工艺为在原料中加人重量是原料0.5~4倍、比重为1.8左右的浓氯化锌溶液并进行混合,让氯化锌浸渍,然后在回转炉中隔绝空气加热~600-700℃,由于氯化锌的脱水作用,原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出,形成多孔性结构发达的炭。
1.1.2 磷酸法磷酸活化原则上是将精细粉碎的原料与磷酸溶液混合,接着混合物被烘干,并在转炉内加热到400~600℃,众所熟知的工艺过程是在较高的温度下(1 100℃)进行的。
1.2 气体活化法微波加热法制活性炭含碳原料在600℃以上的温度下进行预热处理,与水蒸气、二氧化碳、含氧气体或活化产生的气体接触,以微波直接加热,即可完成活化.但由通常活化方法能制得活性炭的煤类、石油类、木质类等原料,想用微波加热到完全活化温度是不可能的.例如煤、沥青、木材等原料,若照射微波,最初因水分发热,温度可达100℃左右,然后当水分蒸发完,发热极小,要升温到100℃以上,或不可能或需很长的时间。
1.3 药品活化和气体活化的配合使用气体活化和药品活化有时还配合起来使用.对受过药品活化处理的炭,进一步进行水蒸气活化,有时能制造出特殊细孔分布的产品,并使幅度很广的细孔数增加.用活性炭处理含有会堵塞炭的细孔的那样物质的气体时,例如,用粒状活性炭从城市煤气中吸附除去苯时,活性炭的细孔被城市煤气中的二烯烃堵塞而迅速老化.为制造这种情况下能使用的活性炭,曾应用过这种配合使用的活化方法.勒吉公司的苯佐尔邦牌活性炭就是有代表性的这类活性炭。
1.4 连续炭化活化法用比较简单的流动加热炉连续进行炭化和限制氧化活化的活性炭生产方法,并且操作省工、产品质量较好.该方法特点是:把含水率调整到l5%~30%的活性炭原料,连续地送入流动加热炉,同时由炉底鼓入适量的空气,使炉内进行炭化和限制氧化活化,在原料入炉前到载入炉时,仅向炉内送入少量火种,加上从炉的下部鼓入适量空气,促使原料部分燃烧,以便加热原料本身.炉内温度和炭化速度靠鼓入空气量和投料量进行调整.鼓风除用于原料部分燃烧和加热外,还用于使炭化过程中的粒子流态化和连续不断进行的活化反应中。
活性炭的制备和用途
活性炭的制备和用途活性炭是一种具有高度孔隙度和吸附能力的化学吸附剂,由于其优异的过滤和吸附性能,在多个应用领域占有重要地位,例如治水、治污、制氧、净化大气、化学和医学等。
今天我们将探讨活性炭的制备和用途。
一、活性炭的制备活性炭的制备可分为物理法和化学法两种。
1. 物理法物理法制备活性炭是指将含碳物质(木质材料、煤炭、木炭等)在高温、空气匮乏的条件下热分解,得到活性碳。
物理法制备活性炭过程简单,能够制备出高孔隙度、高吸附性能的活性炭。
同时,制备过程对环境的影响很小。
2. 化学法化学法制备活性炭是指将含有碳的物质通过化学方法,例如浸泡、氧化、还原、部分氧化或活性化等,使其具有孔隙结构和活性表面。
化学法制备活性炭的优点在于可以通过控制制备过程的条件来获得理想的活性炭性能,例如孔径、表面化学性质和表面分布等。
二、活性炭的用途1. 水处理活性炭在水处理中具有很广泛的应用,可以去除水中不良气味、有毒有害物质、颜色和味道等。
活性炭的孔隙表面能够吸附污染物,例如重金属、有机物和氯化物等。
此外,活性炭还能够减少起泡现象并改善水的口感。
2. 空气净化活性炭在空气净化中也是一种重要的材料。
活性炭可以吸附空气中的污染物,例如挥发性有机物、苯和二氧化氮等。
将活性炭与空气过滤器结合使用,可以有效地净化室内空气。
3. 医疗用途活性炭也可用于医疗用途。
在医学上,活性炭常用于治疗急性中毒和药物过量。
活性炭可以吸附毒素,防止其被人体吸收并在排泄系统中排出。
在一些消化不良和腹泻的情况下,活性炭还能起到缓解症状的作用。
4. 食品加工在食品加工产业中,活性炭也有广泛的应用,例如去除油脂中的杂质、脱色和去除刺激性成分等。
这种方式越来越受到各种食品加工企业的青睐。
5. 其他应用领域活性炭还可以用于气体分离、催化剂载体、电容储能材料等多个应用领域。
总之,活性炭具有吸附性强、处理效果明显、日常使用方便等优点。
通过其制备工艺的改良,不断优化其性能和应用范围,活性炭在人们的日常生活和工业生产中将更加广泛地使用。
活性炭的制备及其应用
活性炭的制备及其应用活性炭是一种具有极高比表面积和吸附能力的材料,常用于水处理、空气净化、化学分离和催化等领域。
本文将介绍活性炭的制备方法及其应用。
制备方法目前常用的活性炭制备方法有物理法、化学法和物理-化学合成法。
物理法主要是利用碳素材料的微孔结构和表面特性,如煤、木材、石油焦等,在高温或气流气氛下进行无氧热解或碳化,形成孔径0.5-100纳米的孔隙结构,并通过比表面积大、微孔分布均匀等特性,达到很高的吸附性能。
同时还可以利用碳素材料的表面活性,吸附有机物和金属离子等。
这种方法制备活性炭过程简单,成本低,但制备的活性炭的性质不够稳定,有些孔径过大或过小,难以控制活性炭的吸附性能。
化学法是指利用碳素材料表面的化学活性,如氧化、酸碱处理等,在活性炭表面引入含有酸、碱、羧基等吸附基团,增强活性炭的化学吸附性能。
常用的化学制备方法有钝化法、浸渍法、化学气相沉积法等。
其中,浸渍法是最常用的制备方法。
该方法在母体碳素材料中浸渍化学活化剂,如H3PO4、ZnCl2等,然后进行高温碳化,形成孔径0.5-10纳米的孔隙结构。
物理-化学合成法是指在物理法和化学法的基础上,先利用物理方法制备米级原料颗粒,再在化学活化剂作用下,进行分级炭化,形成纳米孔隙结构。
这种方法的精度和控制能力非常高,能制备出具有确定孔径和分布的活性炭,但是制备成本较高。
应用活性炭是一种极为常见的吸附剂,在水处理、空气净化、化学分离和催化等领域广泛应用。
以下是一些活性炭的应用案例。
水处理:活性炭是一种重要的水处理吸附剂,能够有效地去除水中的有机物、氯、药物残留和色素等。
例如,把活性炭包装在过滤器中,可以过滤出净化的饮用水。
活性炭还可以作为水处理过程中的先导步骤,通过吸附和氧化水中的有机物,降低水中的残留物含量,进而进一步处理水。
空气净化:活性炭可以有效去除空气中的甲醛、苯、二氧化碳等污染物,达到净化室内空气的目的。
例如,在新装修过的房子里,可以放置活性炭包吸收甲醛等有害气体。
活性炭的作用及相关知识介绍
活性炭的作用及相关知识介绍活性炭是一种经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
其原理是利用其丰富的孔道和表面积,吸附各种有机物质和气体,在环境保护、食品饮料、医药卫生等多个领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍活性炭的定义和原理、分类、制备过程、应用领域、优缺点以及发展前景。
一、活性炭的定义和原理活性炭是指经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
由于其材料孔径范围广、比表面积大、孔隙结构具有多尺度特性等独特性质,使得其在各类有机化学反应和环境污染物治理中得到广泛应用。
活性炭具有吸附,催化,电导等多种性质,可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型。
活性炭的原理是利用其丰富的孔道和表面积,吸附各种有机物质和气体。
清洗后的活性炭表面存在着大量的分子间空隙,能够大量吸附、储存及释放细胞壁和宿主细胞内的低分子化合物。
同时,具有强烈的亲水性,使得其在使用过程中与许多接触物质具有良好的亲和性。
二、活性炭的分类根据制备方法和用途不同,活性炭可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型,具有不同的物理化学性质和应用范围。
1.吸附型活性炭吸附型活性炭是指利用各种原料,通过炭化和活化等基本工艺制成的多孔性物质。
其吸附能力在净化处理、保护环境、去除恶臭等方面有着广泛的应用。
此外,吸附型活性炭还包括高中温气体吸附型、样品萃取型、富锐型等不同种类。
2.催化型活性炭催化型活性炭是指采用酸碱状构、络合条件等方法制得的活性炭。
它可以利用活性炭上的原子、分子活性中心,对特定反应体系进行催化作用,具有一定的催化作用。
催化型活性炭包括酸硅炭、磷硅炭等不同种类。
3.电导型活性炭电导型活性炭是指共聚单体、聚合物等材料通过电解反应制成的具有电导性的活性炭。
此类活性炭可用于柔性电子器件、传感器等领域。
三、活性炭的制备过程活性炭制备的关键步骤包括原材料选择、炭化和活化等多个阶段,不同的制备方法可产生不同孔径大小和吸附性能的活性炭。
1.原材料选择在制备活性炭的过程中,一般采用木质、树木或在高温下加热的生物质等为主要原材料。
活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用活性炭是一种非常高效的吸附材料,适用于各种领域的应用,如环境保护、工业生产、医药、食品加工等。
活性炭的制备方法有很多种,包括物理法、化学法和物理化学法等。
下面将介绍活性炭的制备方法和应用领域。
1.物理法:物理法是通过加热含有碳源的原料,使其在高温条件下缺氧炭化得到的活性炭。
常用的物料有木材、椰壳、煤炭等。
物理法制备的活性炭具有较高的孔隙度和比表面积,吸附性能较好。
2.化学法:化学法是通过在炭化过程中加入化学活性剂来制备活性炭。
常用的活性剂有磷酸等,活性剂与原料反应生成化合物,然后进行炭化处理得到活性炭。
化学法制备的活性炭具有较高的亲水性和抗酸性能。
3.物理化学法:物理化学法是综合应用物理和化学方法制备活性炭,常用的方法有物理化学激活法和沸腾法等。
在物理化学激活法中,活性炭原料在高温条件下与氧气或水蒸气反应,产生孔隙结构,增加活性炭的比表面积。
沸腾法是将活性炭原料加热至沸腾,通过瞬间脱去反应物质,制备活性炭。
活性炭的应用领域非常广泛,主要包括以下几个方面:1.环境保护:活性炭可以吸附有机物和气体中的污染物,如苯、甲醛、二氧化硫等。
它被广泛应用于空气净化、水处理和废气处理等领域,可以有效去除有害物质,提高环境质量。
2.工业生产:活性炭广泛应用于工业生产中的各个环节,如催化剂载体、分离和回收溶剂、垃圾焚烧废气净化等。
它可以增加化工反应的速度和选择性,提高生产效率。
3.医药领域:活性炭被广泛应用于医药领域的药物吸附和毒物吸附治疗。
它可以吸附体内有害物质,如药物过量、毒素等,达到解毒、治疗的效果。
4.食品加工:活性炭可以用作食品加工中的净化剂和脱色剂,可以去除食品中的色素、异味等有害物质,保持食品的质量和安全。
总之,活性炭是一种非常重要且广泛应用的材料,具有很多优良的性能。
它不仅可以帮助我们改善环境质量,保护身体健康,还可以提高工业生产效率,保障食品安全。
在未来的发展中,活性炭的应用前景将更加广阔。
活性炭的合成及其应用研究
活性炭的合成及其应用研究活性炭是一种广泛应用于环境治理和工业生产中的材料,它由于具有大比表面积、高吸附性能、化学稳定性好和再生能力强等优良特性,受到大量关注。
本文将从合成方法及其应用方面较为详细地探讨活性炭的研究现状。
一、活性炭的合成方法1. 化学方法通过化学反应,将含有活性炭前驱体的化合物送到高温环境中的反应法被称为化学法。
该方法的优点是可以进行简单而增量化的实验,以得到目标活性炭。
但同时,该方法容易出现非均相反应,导致产物的分布不均匀。
常见的化学方法包括:一氧化碳气相反应(CO2)基于燃烧的活性炭制备法2. 物理方法物理法是通过高温下将含有活性炭前驱体的物质热解成活性炭的方法。
常见的物理方法包括:气相活性碳的制备法干法活性炭制备法3. 生物法生物法主要是以一些天然有机物(如硝酸等)为原料,通过微生物作用发酵的一种制备活性炭方法。
这种方法节约能源,低污染但时间相对较长,且容易出现非均相反应。
常见的生物法包括:菇类材料发酵活性炭制备法活性呋喃制活性炭法二、活性炭的应用领域1. 水处理领域由于活性炭具有出色的吸附能力,使其在水处理过程中得到广泛应用。
例如,将生产中的废水经过一定处理后布置活性炭吸附器进行吸附处理,可有效去除废水中的污染物,达到绿色净化的目的。
2. 空气治理领域随着工业化,现代社会中污染物不断增加。
空气污染已成为全球公共卫生问题。
活性炭因其高效吸附特性,在空气治理领域得到了广泛应用。
例如,利用活性炭吸附装置,可以过滤气态有害物,并净化空气,确保城市空气质量。
3. 医药领域活性炭在医学领域的应用也非常广泛。
例如,活性炭作为一种具有吸附能力的材料,被用作制作止泻混悬液、解毒剂等药品。
此外,活性炭还常被用于治疗肝病、肠胃病等疾病。
4. 食品加工领域作为一种常用的加工材料,活性炭被广泛应用于食品加工过程中。
例如,在葡萄酒、啤酒等酒类产品的生产过程中,通过活性炭过滤,去除其中的色素、氨基酸等成分,提高成品的质量和口感。
活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用活性炭是由天然或人工原料制成的一种多孔性材料,具有非常广泛的应用领域,包括环境保护、水处理、食品工业、医疗卫生等。
本文将介绍活性炭的制备方法和主要的应用领域。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法主要有物理法、化学法和物理化学法三种。
1.物理法物理法包括炭化、活化和热解三个步骤。
炭化是将原料焙烧至高温,其中水、氢、氧分子逸出,碳纤维得以保存;活化是将炭化后的原料以水蒸气或化学活化剂(如钾、钠、磷酸盐等)进行活化;热解则是将产生的气体从原料中排出,使孔径变大,增加表面积。
2.化学法化学法一般指浸渍法,是将原料在无水环境下用化学药剂浸泡,达到活化目的。
3.物理化学法物理化学法涉及到高压和高温这两个因素。
将原料放入反应器内,通过高压使该物料变成可塑性的状态;再将反应器加热至一定温度,必要时加入催化剂,就会出现产气反应,孔径增大,表面积增加,从而提高活性炭的性能。
以上三种方法各有优缺点,具体使用时需要根据实际情况进行选择。
二、活性炭的应用领域1.环境保护活性炭可以吸附大气中的污染物,如二氧化硫、氮氧化物等。
还可以将废气中的有害物质吸附、净化。
在地下污染治理过程中,活性炭具有非常好的吸附性能,可以快速吸附有机物,亚甲基蓝等颜料等,去除企业废水,控制污染物的排放。
2.水处理活性炭对水中难降解有机物质和色素有很好的吸附作用,是水处理过程中重要的处理材料。
活性炭也是饮用水中除臭的重要方法。
3.食品工业活性炭在食品工业中有广泛的应用,如食品添加剂、食品色素、食品除臭剂等方面。
在食品加工中,要求生产过程中的原材料和中间产品中的杂质得以去除,活性炭在这方面发挥了重要的作用。
4.医疗卫生活性炭在医疗卫生方面也具有广泛的应用。
它可以吸附体内毒素和药物残留,作为一种治疗的辅助材料,可以净化血液。
活性炭可以制作口腔、腹腔、净化透析器等医疗用品,在不同领域具有不同的应用,如外科、内科、妇产科等。
以上是活性炭的制备方法和主要的应用领域,我们可以看到,活性炭在环境保护、水处理、食品工业、医疗卫生等多个领域有着广泛的应用,随着科技的不断发展和人们环保意识的不断提高,相信活性炭的应用将会越来越广泛。
脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用
脱硫脱硝活性炭的制备及工程运用二、脱硫脱硝活性炭的制备方法1. 原料准备:活性炭的制备需要选择优质的原料,常见的原料包括木质素、果壳、煤炭和石油焦等。
这些原料具有较高的孔隙率和比表面积,适合用于制备活性炭。
2. 原料预处理:原料在制备活性炭之前需要进行预处理,以去除杂质和提高原料的纯度。
通常采用水洗、干燥等方法对原料进行处理。
3. 碳化:原料经过预处理后,需要进行碳化处理。
碳化是将原料在高温下进行热解,生成碳质骨架的过程。
碳化温度一般在600℃-900℃之间。
4. 激活:碳化后的原料需要进行激活处理,以增加活性炭的比表面积和孔隙率。
激活通常采用物理激活和化学激活两种方式,其中物理激活是利用高温蒸汽或气体对原料进行处理,而化学激活是利用化学试剂对原料进行处理。
5. 整形和分选:经过激活处理后的活性炭需要进行整形和分选,以获得符合规格的活性炭颗粒。
6. 表面改性:为了增加活性炭对特定气体的吸附能力,还可以对活性炭进行表面改性处理,常见的方法包括酸碱浸渍、氧化、氮掺杂等。
通过以上步骤的处理,就可以得到具有一定孔隙结构和较大比表面积的脱硫脱硝活性炭。
三、脱硫脱硝活性炭的工程运用1. 工业废气净化:活性炭在工业废气净化中具有重要的应用,特别是在脱硫脱硝领域。
工业废气中常含有二氧化硫、氮氧化物等有害气体,活性炭能够有效吸附这些有害气体,达到净化空气的作用。
2. 烟气脱硫脱硝:在燃煤电厂和工业锅炉中,烟气中常含有大量的二氧化硫和氮氧化物,这些气体对环境造成严重污染。
活性炭可以作为脱硫脱硝的吸附剂,将烟气中的有害气体吸附下来,净化烟气排放。
3. 污水处理:活性炭不仅能够用于气体净化,也可以用于水处理领域。
在污水处理中,活性炭可以吸附有机物和重金属等污染物,起到净化水质的作用。
4. 医药和食品工业:活性炭在医药和食品工业中也有广泛的应用,可以用于药物提纯、去除异味和色素等方面。
脱硫脱硝活性炭具有广泛的工程应用价值,在工业废气净化、烟气脱硫脱硝、污水处理、医药和食品工业等领域都有重要的应用。
活性炭的制备和应用
活性炭的制备和应用活性炭是一种广泛应用于空气净化、水处理、食品加工和制药等领域的重要材料。
活性炭的制备和应用一直备受研究者关注,目前已经形成了一套成熟的技术和体系。
本文将介绍活性炭的制备和应用,以及未来的发展趋势。
一、活性炭的制备活性炭的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是利用高温或化学活化剂将有机材料加热或炭化产生的炭黑、木炭、煤焦炭等原料制得活性炭。
物理法制备出的活性炭孔径分布范围广,表面积大,具有良好的吸附性能,但制备成本较高。
化学法是在有机材料中加入化学活化剂进行化学反应,产生气体孔道和微孔道的形成,从而制备出活性炭。
化学方法制备出的活性炭结构复杂,具有高的表面积和较高的表面化学反应活性。
生物法利用生物质作为原料,通过炭化和活化处理得到生物质活性炭。
生物法制备简单,成本低廉,是一种环保型的活性炭制备方法。
二、活性炭的应用活性炭广泛应用于空气净化、水处理、食品加工和制药等领域。
1. 空气净化活性炭吸附性能突出,可有效去除有害气体和异味,被广泛应用于空气净化领域。
例如,有些家庭空气净化器使用了活性炭滤网,能够有效去除甲醛、苯等有害气体。
2. 水处理活性炭可以吸附水中的有机物、异味和金属离子等,常常作为水处理中的一种重要材料。
例如,面向市场的水处理产品中含有熟化的活性炭,能有效地去除水中的异味和色素。
3. 食品加工领域在食品加工中,活性炭也扮演着重要的角色。
活性炭的应用可以有效去除食品加工过程中产生的色素、异味和杂质,保证食品的质量和卫生安全。
例如,糖果、巧克力、啤酒等生产过程中都可以使用活性炭进行处理。
4. 制药领域活性炭吸附性能强,可以将污染物质除去,从而净化药物原材料。
此外,活性炭还可以去除药品中的不纯物质,保障药品的质量和安全。
例如,常常使用活性炭作为口服药片和医用药剂的纯化材料。
三、未来的发展趋势随着生活品质的提高、治理环境的需求和工业控制的发展,活性炭的应用前景将逐渐扩大。
活性炭的制备及其用途
活性炭的制备及其用途活性炭是一种重要的材料,它具有广泛的用途,如水处理、空气净化、化学品和医药品的生产等。
本文将介绍活性炭的制备方法以及其主要的应用场景。
1. 活性炭的制备方法活性炭是一种由煤、木、果壳、竹子等原料制成的多孔炭质材料。
活性炭的制备通常包括以下几个步骤:(1)原料的选择和预处理选择优质的原料对活性炭的质量至关重要。
常见的原料有椰壳、硬木、竹子等。
对于某些原料,如椰壳,需要进行物理或化学处理来改善其碳化效果。
这些处理包括打粉碎、淘洗、蒸汽处理等。
(2)碳化处理碳化是制备活性炭的关键步骤之一。
碳化是将原料在高温下分解为炭素的过程。
燃料的选择和加热方式对于炭化产率和质量都有影响。
通常,燃料都是由木材、煤等碳质材料制成。
(3)活化处理在活化处理过程中,碳化后的材料被暴露在一定的氧气或水蒸气环境下,产生了孔洞结构和更多的表面积。
这个步骤是制造活性炭的最后一个步骤,也是最重要的步骤之一。
2. 活性炭的主要应用(1)水处理活性炭广泛用于水处理,尤其是用于净化饮用水和废水。
活性炭能够去除水中的杂质、氯、臭味和有害物质。
活性炭在水力循环中也可以起到减轻水污染和重新利用的作用。
(2)空气净化活性炭被广泛应用于加强空气质量和减轻不良气味的烦扰。
它可以去除空气中的气味和有害物质,例如吸烟的烟雾、化学物质和细菌。
(3)医药生产医药生产中的活性炭主要用于制备碳酸氢钠和多个药物的制备。
活性炭的物理和化学特性使其成为一种非常重要的药物制备辅材料。
(4)防毒活性炭的亲吸性能可以帮助去除毒素和有害化学品。
它被广泛应用于个人防护装备中,如面具、防护服和手套等。
(5)化学工业活性炭可以用作吸附剂、催化剂和电解质的载体。
它还被用作一种填充和調节剂,例如涂料、合成橡胶和塑料等。
总的来说,活性炭是一种重要的材料,它在许多领域都有着广泛的应用。
不同的制备方法和应用场景可以为它带来不同的特性,因此科学家可以根据其所需的特性来制备不同种类的活性炭。
活性炭的应用及发展
(一)组成、结构与性质
组成
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结构及孔的形状
结构:活性炭是非晶体物质,由排列成六边形的 碳原子平面层组成,这些平面层的排列不是类似 于石墨的结构,而是杂乱且无规律地排列成“螺 层状结构”。
孔的形状:圆筒孔、狭缝孔、圆锥孔、锥形狭缝 孔、墨水瓶孔
分类
1(按孔径) 微孔(r < 2 nm) 气相吸附 中孔(2 nm < r < 50 nm) 液相吸附,催化剂载体 大孔(r > 50 nm) 作为通道
谢 谢!
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活性炭的发展及应用
1
主要内容
一、活性炭的简介 二、活性炭的制备 三、活性炭的表征 四、活性炭的应用 五、新型的碳材料
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一、活性炭的简介
活性炭是一种多孔炭材料,具有高度发达的孔 隙结构和巨大的比表面积,吸附能力强、化学 稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等 特点。广泛应用化学工业、食品加工、医疗卫 生、农业、国防等领域 。
(b)物理碳,以水蒸气,CO2等为活化剂 制备的活性炭
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(二)国内外发展现状
国外活性炭生产国有美国、俄罗斯和日本 等。世界活性炭的年产量约70万吨,其中一半 以上是由美国、日本及西欧经济共同体等工业 国生产。欧美等发达国家在活性炭制造技术方 面已完成大型化、自动化、连续化、无公害化 制造体系。而且对制造新工艺的研究与活性炭 微孔结构和表面化学基团的关系研究,做到了 品种的专用化和多样化。
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2 按形状分
3 按原料分
(a)植物类原料活性炭:木材、椰壳、核 桃壳、杏核、竹材、稻草等。
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(b)矿物类原料活性炭:煤、石油焦、煤焦 油、煤沥青、石油残渣、石油沥青等。 (c)其他原料活性炭:塑料类、纸浆废液、旧 轮胎、动物骨、蔗糖、糖蜜等。
活性炭的制备表征及应用
化学物理活化法
化学物理活化法是将物理活化法与化学活化法结合起来,发 挥各自的优势,生产出孔隙结构更合理,性能更优异的活 性炭。化学物理活化法是对物理活化法的进一步改进,经 过化学试剂浸渍能够有效提高反应速度,同时也会对孔隙 结构产生不同的影响。该法一般是先将含碳原料通过化学 试剂浸渍,然后在高温条件下进行物理活化。
欢迎批评指正
H3PO4活化
H3PO4的活化机理与ZnCl2类似,促进热解反应,降低活 化温度,H3PO4充斥在原料内部,占据一定的位置,在炭 化时H3PO4起骨架作用,能给新生炭提供一个骨架,让炭 沉积在骨架上;同时H3PO4阻碍了高温下物料的收缩,降 低了焦油的产生,经过洗涤去除反应后的得到的磷酸盐, 便得到具有丰富孔隙的活性炭。
活性炭的基本特征
2、表面化学性质 受到原料和制备工艺的影响,活性炭中除了石墨微晶平面层边缘的碳 原子外,在微晶平面层上还存在着许多不成对电子的缺陷位,这些缺 陷位和碳原子共同构成了活性炭表面的活性位,活性位吸附其他元素 (如:O、H、N和S等)生成稳定的表面络合物,形成局部表面化学官 能团结构。
羧基
ZnCl2活化剂
一般认为其活化机理是,在热解过程中ZnCl2起脱水作 用,并抑制焦油产生,促进热解,同时在碳化过程中进行 芳构化反应,从而形成丰富的孔隙结构。但因ZnCl2具有 毒性,在高温下易挥发,对环境以及人们的健康均会造成 严重的危害,并且ZnCl2价格较高,不易回收,该方法在 国外很多国家已经被禁止。
加热方式
加热方式
传统加热方式 从高温物体向 低温物体进行 传递能量
微波加热方式
极性分子随电 场作高频振动 , 分子间摩擦 使物料迅速发 热
加热原理
传统加热
微波加热
活性炭的制备方法和应用领域
活性炭的制备方法和应用领域活性炭是一种多孔材料,具有很强的吸附性能,广泛应用于空气净化、废水处理、食品加工等领域。
它在环境保护和工业生产中起着重要的作用。
下面将介绍一些常见的活性炭制备方法和其应用领域。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是将有机物质如木炭、椰壳、煤炭等经过高温炭化,然后通过物理处理,如蒸汽活化、烧结、蒸馏和焦化等工艺制备而成。
这种制备方法无化学添加剂,具有较高的孔隙度和表面积,是一种经济、环保的制备方法。
化学法是将有机物质经过化学反应得到的胶凝剂或者聚合物经过炭化得到活性炭。
这种方法制备的活性炭具有较高的孔隙度和孔径分布,且可以控制其机械强度和孔径结构。
生物法是利用微生物、藻类或植物等生物物质经过酶解、发酵、爆破等方法,将其转化为生物质炭。
这种制备方法具有绿色环保的特点,不需要化学添加剂,且通过调整制备条件可以得到不同孔径和表面性质的活性炭。
二、活性炭的应用领域1. 空气净化活性炭作为一种优秀的吸附材料,经常被用于空气净化领域。
它可以有效吸附空气中的有害气体,如苯、甲醛等有机物以及二氧化硫、氮氧化物等无机物质,从而改善室内空气质量。
在大气环境治理中,活性炭也被广泛用于净化废气和减少尾气排放。
2. 水处理活性炭在水处理中也有重要的应用。
它可以去除水中的重金属离子、有机物、色素和异色质,并调整水的PH值,有效净化水质。
活性炭在水处理领域的应用包括水源净化、家庭过滤器、工业废水处理等。
3. 食品加工活性炭在食品加工中有一些特殊的应用。
它可以去除食品中的有害物质,如农药残留、重金属离子等,提高食品的安全性。
此外,活性炭还可以用作食品脱色剂,改善食品的外观和口感。
4. 药品和化妆品工业活性炭在药品和化妆品工业中也有广泛应用。
它可以去除药品及化妆品中的杂质,提高产品的纯度,同时也可以增加产品的稳定性。
在药品制造过程中,活性炭还可以用作药品吸附剂,用于药品的提取、分离和纯化。
制备活性炭的方法
制备活性炭的方法活性炭是一种具有高度孔隙化特性的碳材料,具有很强的吸附能力和化学稳定性,常用于净化水、净化空气、催化剂载体等领域。
活性炭的制备方法主要包括物理法和化学法两类。
下面将详细介绍几种常用的活性炭制备方法。
1. 物理法制备活性炭:物理法制备活性炭通常包括炭化、激活和处理等步骤。
(1)炭化:炭化是将原料炭化成高纯度的碳材料的过程。
常用的炭化原料包括木材、椰壳、煤炭等。
炭化过程中,原料经过干馏、高温焙烧等处理,使其炭素化程度提高,同时去除杂质和挥发物。
(2)激活:激活是将炭化的材料进行物理或化学处理,增加其表面积和孔隙度的过程。
常用的激活方法包括蒸汽激活、化学激活和物理激活等。
蒸汽激活是将炭化材料暴露在高温蒸汽中,使其表面发生氧化还原反应,从而增加活性炭的孔隙度。
化学激活是将炭化材料浸泡在酸性或碱性激活剂中,使其发生化学反应,进一步增加孔隙度。
物理激活是通过物理方法,如高温焙烧和氧化等,使炭化材料的孔隙度增加。
(3)处理:处理是为了去除激活过程中产生的杂质和残留物,使活性炭纯度达到要求。
处理一般包括水洗、酸洗、高温焙烧等步骤。
水洗是将激活过的活性炭浸泡在水中,去除杂质和残留物。
酸洗是将活性炭浸泡在强酸中,去除硫酸根、硝酸根等残留物。
高温焙烧是在高温下进行烧结,去除活性炭表面的活性基团和有机物。
2. 化学法制备活性炭:化学法制备活性炭是通过化学反应将有机物转化为活性炭的方法。
(1)酸碱法:将有机物与酸或碱反应,在高温下进行脱氧、分子裂解等反应,生成活性炭。
酸碱法制备的活性炭具有较高的孔隙度和表面积。
(2)氯化碱法:将有机物与氯化碱溶液反应,经过氧化、裂解等反应,生成活性炭。
(3)高分子物质法:利用高分子材料(如聚苯乙烯等)经过石墨化、脱氢等反应,生成活性炭。
以上是常见的活性炭制备方法,不同的原料和工艺可以得到具有不同孔隙度和表面积的活性炭。
活性炭的制备方法选择应根据具体应用领域和要求进行合理选择,以获得性能稳定、吸附能力强的活性炭材料。
活性炭的制备方法与应用
活性炭的制备方法与应用活性炭是一种广泛应用于各个领域的材料,它的制备方法和应用也是非常多样化的。
本篇文章将介绍活性炭的制备方法以及在日常生活中的一些应用。
一、制备方法1. 化学法化学法是一种将原材料进行物化处理的方法,涉及的原材料包括木材、甲醇和磷酸等。
在制备过程中,原材料通常被加热,使其分解和重新组合,形成一个结晶或粉末,然后用高温处理,使其成为活性炭。
据统计,这种方法制备的活性炭比物理法制备的活性炭更具有吸附能力。
2. 物理法物理法是一种将原材料通过物理手段处理的方法,包括煤、木材和果壳等。
通常,原材料通过高温加热到炭化状态,然后通过升温到高温状态。
在这个过程中,炭经过一段时间的持续加热,其孔洞体积逐渐扩大,并且能力得到增强。
在炭化后,将物料转移到沸水中再次加热,以去除灰烬和有机质。
3. 化学和物理法的结合这种方法利用了两种方法的优势,即在原材料加热的过程中使用化学物质。
例如,原材料和其他物质被加热到一定温度,然后被静置三个月,这将导致化学反应的发生。
这种混合方法可能需要更长的时间才能制备出高品质的活性炭,但在许多情况下,结果会比单独使用化学或物理方法更好。
二、应用1. 水处理活性炭是一种有效的水处理方法,在水处理中使用活性炭可以帮助去除有害物质和臭味。
这种材料的孔洞结构可通过吸附,扰动并碾磨水源中的病原体和其他有害物质。
活性炭吉福特数(吉福特数G)是一个用于评估废水或污水中有机物质吸附的重要参数。
2. 空气净化即使在最新的建筑中,人们也首选低VOC(挥发性有机化合物)建筑和产品。
空气中含有挥发性有机化合物会增加人体暴露于有害物质的机会,威胁人们的健康。
使用活性炭吸附器可以有效地去除大量从床垫、沙发和其他家居用品中释放的化合物。
空气净化器中使用的活性炭制备方法可以根据机器的用途和尺寸进行定制。
3. 液体过滤液体过滤包括饮用水过滤和化学反应用水过滤。
利用活性炭,能够去除水中的有害化学物质和异味,能够净化水质。
活性炭的制备及应用
活性炭的制备及应用活性炭是一种多孔吸附材料,在各种领域都有广泛的应用,如污水处理、空气净化、食品加工、医药生产等等。
本文将就活性炭的制备方法、特性、应用等方面进行探讨。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法有很多种,但主要可以分为物理法、化学法、生物质炭化法和组合法四类。
1.物理法物理法根据原材料的性质进行分离和燃烧,如木质活性炭、亚煤制备活性炭等。
其中以木质活性炭的制备量最大,其制备步骤主要包括碳化、活化、除尘等多个环节。
2.化学法化学法是通过对原材料进行化学反应使原本不具备活性的物质转变为活性炭。
常用的是锌氯活化法、磷酸活化法等,这些方法具有制备速度快、孔隙度大的特点。
3.生物质炭化法这种方法主要以高纤维含量的废弃物作为原材料,如细木工业、农业废弃物等。
生物质炭化法能将原料转化为高质量的活性炭,同时还可以解决环境污染问题和资源浪费。
4.组合法组合法即是将多种原材料组合起来制备活性炭。
这种方法有利于综合利用不同材料的优势,提高活性炭的特性和降低成本。
二、活性炭的特性活性炭具有多孔性、表面积大、吸附容量高、吸附速率快、化学不稳定等特点。
1.多孔性活性炭的孔隙结构是由孔道、细孔和微孔组成的。
这一特点使活性炭的比表面积非常高,能够同时吸附多种物质。
2.表面积大活性炭具有很高的比表面积,这使得它的吸附能力非常强。
比如,每克活性炭的表面积可以高达1000平方米以上,相当于一个足球场那么大。
3.吸附容量高活性炭的吸附容量非常高,通常比其他吸附剂高出几倍,这是由于活性炭是由多孔材料制成,这样有助于它更好地吸附物质。
4.吸附速率快活性炭因为拥有较大的孔径和强大的亲和力,能够快速地吸附空气中的有害物质,使空气变得更清洁。
这一特点也使活性炭广泛应用于空气净化领域。
5.化学不稳定活性炭具有较高的化学不稳定性,其表面容易受到外界环境的影响而发生变化,因此在不同的环境下应选择不同规格和类型的活性炭。
三、活性炭的应用活性炭由于其特殊的物理和化学特性,被广泛应用于各个领域。
第12章 生物质基活性炭的制备与应用
活性炭分类
按应用场合分类
粉状活性炭 主要用于味精、柠檬酸、氨基酸、啤酒、汽水、清凉饮料葡萄和搞菌素 等的脱色提纯。 项目指标 : 粒度 100 目;亚甲兰脱色力ml≥11 ;碘吸附值≥950mg/g ;总 铁量≤0.10% ;干燥减量≤10% ;氯化物≤0.20% ;灼烧残渣≤3% ; PH 值 6-8
活性炭分类
按外观形状分类
③ 其它形状的活性炭
除了粉状活性炭和颗粒活性炭两大类外,还有其他形状的,如活性炭 纤维、活性炭纤维毯、活性炭布、蜂窝状活性炭、活性炭板等。
活性炭分类
按孔容分类
活性炭孔径一般分为三类
大孔:1000-1000000A 过渡孔:20-1000A 微孔:20A
大孔型活性炭:所含大孔、中孔、微孔中,大孔体积较大的活性炭。
活性炭分类
粒状炭分类
c) 球形活性炭
• 球形活性炭的制取方法与柱状炭类似,但有成球过程。也可以用液态 含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成,还可以用粉状活性炭 加粘结剂成球加工而成。球形活性炭也有实心和空心球形活性炭之分 • 球形活性炭:以球形颗粒的直径表示,用乘上10的数字标出。例如球 形直径为20,表示球体直径为2mm。形状最好,需造粒。 • 球形活性碳具有压降小,磨耗率低且容易操作的优点,正常情况下磨 耗量约0.3g/m2· hr,大都利用于流化床系统。
粉状炭再生比较困难,通常使用粉状炭需要相当大的混合池和沉淀 池以及混合、沉淀、过滤、分离等多道工序,操作困难,失效的活性 炭不能再生使用,故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。
活性炭分类
按外观形状分类
② 颗粒活性炭: 粒度大于0.175mm的活性炭 早期粉状炭的产量与用量均超过粒状炭,糖和药品的脱色精制以及 早期的水处理都以粉状炭为主 后来随着应用范围的扩大、使用工艺的改进,特别是再生方法与再 生设备的解决,使粒状炭的用量不断上升,逐渐超过了粉状活性炭
活性炭的制备范文
活性炭的制备范文活性炭是一种具有特殊结构和性能的吸附材料,具有大比表面积、高孔隙度、强吸附性和化学稳定性等特点。
它广泛应用于环境保护、化工、医药等领域。
活性炭的制备方法多种多样,本文将重点介绍活性炭的几种常见制备方法。
一、物理法制备活性炭1.碳化物法碳化物法是一种常见的物理法制备活性炭的方法,其原理是将可碳化的原材料(如木材、椰壳、石油焦等)加热到高温,使其发生热解、裂解和脱气,生成含有大量孔隙结构的活性炭。
这种方法制备的活性炭孔径分布广泛、孔隙度高、吸附性强。
2.活化法活化法是一种通过活化剂对原材料进行处理制备活性炭的方法。
常见的活化剂有氧化钾、氧化锌、碱金属盐等。
活化过程中,活化剂与原材料发生化学反应,使其表面产生大量孔洞,增加活性炭的比表面积和吸附性能。
二、化学法制备活性炭1.化学气相沉积法(CVD法)CVD法是一种通过化学气相反应制备活性炭的方法。
原材料以气体的形式进入反应器,通过热解、裂解和沉积过程生成活性炭。
这种方法制备的活性炭具有较高的比表面积和较好的化学稳定性。
2.化学液相沉积法(CVD法)CVD法是一种通过化学液相反应制备活性炭的方法。
原材料溶解在溶液中,通过化学反应生成活性炭。
这种方法制备的活性炭比表面积大,孔隙度高,吸附性能好。
三、生物法制备活性炭生物法是一种利用生物源材料,如椰壳、树皮、木屑等制备活性炭的方法。
首先将生物源材料经过碳化、活化等处理,然后进行热处理生成活性炭。
这种方法制备的活性炭孔洞大小均匀、孔隙度高、吸附性能好。
四、电化学法制备活性炭电化学法是一种利用电化学方法制备活性炭的方法。
通过电解原材料溶液,使其发生电化学反应,产生大量孔洞结构的活性炭。
这种方法制备的活性炭比表面积大,孔隙结构均匀,吸附性能好。
总结起来,活性炭的制备方法包括物理法、化学法、生物法和电化学法等。
不同的制备方法可以根据具体的需求和材料可获得不同孔径结构、表面性质和吸附性能的活性炭。
在实际应用中,可以根据需求选择最适合的制备方法来制备活性炭。
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活性炭的制备与应用宋阿娜1(北京林业大学,材料科学与技术学院林产化工系)摘要:近些年来,活性炭已经成为我们生活中以及工业中常见的吸附剂,它具有比表面积大,选择性吸附强等特点。
活性炭的制备方法分为物理活化法(即气体吸附法)和化学活化法。
气体活化中的气体活化剂有水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体,化学活化法中的化学药品活化剂有氯化锌、磷酸和碱。
活性炭在工业、农业、食品、医药等领域都有广泛应用。
根据吸附和运用对象的不同,可以分为气相吸附,液相吸附,作为催化剂和催化剂载体的应用以及在医疗方面的应用。
活性炭可以多次重复再生使用,对环保起到了重要作用,并且有很好的发展前景。
关键词:活性炭;制备;应用;活化;净化1.概述活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的碳质吸附材料。
在一定的条件下,对液体或气体的某一或某些物质进行吸附脱除、净化、精制或回收,从而实现产品的精制和环境的净化(蒋剑春,2010)。
时至今日,活性炭已经被广泛应用于工业、农业、国防、交通、食品、医药、环境保护等各个领域,并且活性炭使用失效后可以用各种办法进行多次反复再生。
活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料,经碳化和活化而制得的多孔性吸附剂。
活性炭的吸附大多数是物理吸附,即范德华吸附,也有化学吸附。
活性炭基本上是非结晶性物质,它由微细的石墨状结晶和将它们联系在一起的碳氢化合物构成,固体部分之间的间隙形成孔隙,赋予活性炭特有的吸附功能。
一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成,大孔孔径为50~2000nm,中孔为2~50nm,微孔孔径小于2nm。
2.活性炭的制备2.1制备原理活性炭是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为碳前驱体的原材料,在几百摄氏度的温度下炭化以后,在进行活化而制成的。
炭化在惰性氛围气中进行,原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物,此刻的炭化产物的比表面积只有每克几十平方米左右。
而具有发达的孔隙及其相应比表面积的活性炭是再需将该炭化产物用水蒸汽、二氧化碳或化学药品(如氯化锌)在高温条件下进一步活化而制得([日]立本英机,安部郁夫,2002)。
活化后的活性炭再根据需要制成不同形状和大小的产品。
其中活化是很重要的一步。
2.2制备方法2.2.1气体活化法所谓的气体活化工艺,就是让炭化后的碳材料与活化气体进行反应以形成孔隙的工艺,这是一种物理活化法。
最常见的活化气体是水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体。
孔隙的生成与碳的氧化程度有密切的关系,而炭的氧化必然要消耗炭,因此常用烧失率,即活化期间炭减少的质量分数来度量炭的活化程度。
杜比宁(Dubinin)认为,烧失率小于50%,得到微孔活性炭;烧失率大于75%,得到大孔活性炭;烧失率介于两者之间时,得到的是混合结构。
水蒸气活化法的基本反应,也表示水煤气的反应。
因为氧在活化温度下会侵蚀炭,使炭表面积烧失,从而降低活性炭的产率,所以它是在隔绝氧气和750~950℃的条件下完成的。
研究表明,碳与水蒸气的反应受炭材所含灰分中的金属及金属氧化物的催化作用影响,使气化反应显著提高,因此,反应时常加入金属催化剂。
二氧化碳活化法实际上是使用烟道气作为活化剂,其中还混杂着大量的水蒸气,很少单独使用二氧化碳气进行活化。
一般用碱金属的碳酸盐做催化剂,温度控制在850~1100℃之间。
混合气体活化法经常采用空气与水蒸气、烟道气与水蒸气、烟道气与氧气等混合气体进行活化或两种活化介质交替进行活化的方法。
这种方法对气体进行适度比例混合,对不同的原料炭的不同活性点运用不同的混合气体,从而使活化温度稳定,活化均匀,活化产量提高(张世润,2002)。
2.2.2化学活化法这是将各种含碳原料与化学药品均匀地混合或浸渍后,在适合的温度下,经过炭化、活化与回收化学药品等过程制取活性炭的一种方法。
所用的化学药品一般是氯化锌、磷酸和碱。
氯化锌法活性炭生产是用木屑原料经过氯化锌溶液浸渍、炭化、活化、回收氯化锌、烘干、粉磨等过程而成。
比起气体活化法其原料消耗少,产品得率高,灰分低,控制锌屑比可以生产出不同孔径的活性炭,所以氯化锌法生产的活性炭产品受到用户欢迎。
但从环保角度看,氯化锌法生产污染比较严重,但并非不可治理。
影响氯化锌法活化过程的主要因素除了锌屑比,还有原料,活化温度和活化时间的影响。
磷酸法生产活性炭和氯化锌法相比,污染较小且产量大。
磷酸法炉温在400~500℃,相比于氯化锌法的500~600℃,工艺温度降低了不少。
氯化锌法与磷酸法生产比较(黄河清,2009)活化方法氯化锌法磷酸法木屑含水量12% 12%活化剂浓度57°Be'45°Be'液比6:1 4.5:1炉温520℃420℃活化时间50min 42min灰分 1.5% 5.1% 从表中可以分析出,磷酸法最大的缺点是灰分高,而磷酸法有产品得率高,活化温度低,消耗燃料省,成本比较低,污染少,这些都是磷酸法的优点,因此这些年来有不少原生产氯化锌法的活性炭厂家转向磷酸化生产。
碱法生产活性炭和前两个化学法相比,它不直接采用木屑为原料,而是先将木屑炭化后而加以利用。
在制备工艺上,原则上要求碱炭比2~3:1,活化温度600~800℃,时间2~3小时。
如氢氧化钾活化法制备活性炭时,活化后的洗涤是关键。
未洗时,产品的孔很少,先后经过酸水洗,热水洗,蒸馏水洗,把产品中的非本体物质洗去,它们原来占据的空间就形成了孔(吴明铂,1999(4))。
因此,虽然洗涤较复杂,但一定要反复洗涤,直到洗干净为止。
2.2.3活性炭的再生活性炭的再生是活性炭吸附的逆过程,即将饱和吸附各种杂质的活性炭经过物理、化学或生物化学等处理方法,使其恢复吸附能力,从而延长活性炭的使用寿命,降低运行成本,从而减少资源的浪费。
3.活性炭的应用3.1气相吸附3.1.1工业气体分离工业气体分离是在含有主要有效成分的介质中,用活性炭吸附除去不需要的杂质,从而提高产品纯度和价值的操作。
常用的方法有薄膜渗透法,吸收法,分凝法,精馏分离法和吸附法。
这种气体分离技术在20世纪初就开始发展,现在已经被广泛利用。
如用空气分离来制取氧气,氮气,氩气或稀有气体;天然气分离提取氦气;从重整尾气中制氢气等。
随着对吸附分离研究吉利的不断深入,结合其他化工处理技术,活性炭必将在工业气体精制分离中发挥越来越重要的作用。
3.1.2大气中有毒气体的净化通常将距地面约10km的对流层大气成为空气,尤其是9km以下的边界层,对人类的影响最大,是主要空气污染区域。
大气中的空气污染物主要有二氧化碳,一氧化碳,硫化氢,二氧化硫等(郏其庚,2002)。
而这些废气与具有比表面积大的多孔的活性炭接触,废气中的污染物被吸附,使其与气体混合物分离,从而达到净化目的。
3.1.3室内活性炭的功能应用如今随着生活质量的提高,人们对室内的环境有了更高的诉求,不少人住上了新房子,装修后的有毒气体残留给健康带来了一定的隐患。
活性炭作为室内有害气体吸附剂能很好地利用自身的微孔结构,把有害气体吸附进去,能较为彻底、长效的达到空气净化目的。
活性炭对香烟的烟碱和焦油也有一定的效果,科学家们研究出了硝酸活化的碳纳米管,它对烟碱和焦油的吸附效果提高了1~2倍(沈曾民,2006)。
由此可以看出,活性炭在我们的生活之中也随处可见。
3.2液相吸附近些年来环境的污染,消费者对饮用水的反映以及对水循环状况恶化的深感不安,大家对饮用水的关心不断提高。
由于活性炭的高吸附功能以及活性炭表面发生的还原反应,它常被用来作为水的净化剂使用。
而且,活性炭也是优良的脱色剂,被大量运用于制糖工业,制酒工业以及其他食品工业中。
3.3作为催化剂或催化剂载体活性炭中无定型碳和石墨碳具有不饱和键,有类似于结晶缺陷的表现。
而很多金属和金属氧化物的催化活性取决于活性中心的存在,而活性中心多半是由于晶格的缺陷。
因此,活性炭是理想的催化剂,同时活性炭具有较高的比表面积,所以也非常适合做催化剂的载体。
如活性炭作为白液氧化的催化剂,以活性炭为载体负载酸催化剂合成各种脂类等等。
3.4医疗方面的应用活性炭用于吸附出去人体代谢产物是利用活性炭在消化器官中吸附毒性物质随人体代谢废物一起排除体外的一种方法。
它主要用于吗啡、阿托品、氯化亚汞等中毒症的解毒。
活性炭还用于血液净化和抗癌药剂载体。
它在身体内的化学性质非常稳定,这一点是活性炭作为药剂载体使用时非常有利的一点。
但活性炭不能通过人体的代谢作用排泄出来,这是其缺点,但药物学家们正致力于开发能从人体代谢出来的活性炭吸附剂类型。
4.活性炭的发展前景传统活性炭大都用于废气废水处理。
目前,随着高比面积超级活性炭的面世,人们也试图把它利用到人体上。
活性炭无粉尘技术的开发及应用问题一直是业内人士特别关注的。
但是,无论是以煤为原料,还是以果壳或是木材为原料所生产的不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭还是球形活性炭都无法彻底地清除掉其表面上附着的粉尘,特别是无法在基本保持活性炭原有的吸附特性的前提下清除活性炭表面上附着的粉尘。
长期以来,市场一直在呼唤的活性炭无粉尘化技术至今未能研制成功。
因此,这方面的发展也有一定的前景。
这些年来,世界上主要活性炭生产国美国、日本等都已经把着眼点转向活性炭再生技术开发方面,活性炭使用一次后丢弃还是经再生利用已经成为反映一个国家活性炭工业水平的重要标志。
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