活性碳产品.(DOC)

活性碳产品一.产业的关联度的分析用磷酸复合活化剂法生产竹木屑活性炭，对磷酸复合活化剂配方、用量、炭活化温度、炭活化时间等对活性得率及吸附性能的影响进行研究并进行开发，以减少化学药品的用量、减少传统的化学法生产活性炭时对环境所造成的污染，提高活性炭的质量。

活性炭是利用竹木加工下脚料、木炭、各种果壳、果核和优质无烟煤等多种主要原料，经过炭化，活化、酸洗、漂洗、干燥、破碎、筛分等一系列工序精制而成。

呈黑色粒状、粉状，无毒、无味。

因为每1克质量活性炭的表面积高达800-1300平方米，以及能够从其它技术无法进行的含量极微的体系中进行吸附，因此活性炭是一种非常优良的吸附剂，它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。

活性炭广泛应用于化学化工行业、医学制药行业、食品加工行业、酿酒饮料行业、黄金等贵金属提炼行业、维尼纶催化载体等工业生产方面的脱色、精制、除臭去味、去污提纯、以及饮用水的净化、工业污水的处理、空气净化、工业脱硫、土壤改良，是工农业生产、国防科技领域不可缺少的重要基础原料。

随着世界工业的高速发展，它的应用范围不断扩大，国内外市场年需求量约600多万吨且极具发展前景。

木质活性炭是我国活性炭产品出口的强项，主要是因为这两种产品在我国原料价格低廉，生产工艺成熟，在价格上极具竞争力，成品价格仅相当于欧美的原料价格。

活性炭产品的应用方向及领域：◎石化行业无碱脱臭（精制脱硫醇）一—重催的精制装置乙烯脱盐水（精制填料）一—乙烯装置催化剂载体（钯、铂、铑等）一—苯乙烯、连续重整装置水净化及污水处理一—上水及下水的深度处理◎电力行业电厂水质处理及保护一—锅炉装置◎化工行业化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制◎食品行业◎饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色◎黄金行业黄金提取一—适用炭浆法、堆浸法提金工艺尾液回收一—金矿的废物利用及环境保护◎环保行业用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化◎相关行业香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。

活性炭纤维系列产品的种类与应用1．活性炭纤维：具有比表面积大，细小微孔多，吸附性能好，脱附速度快等特点。

己广泛应用于各个领域，如：溶剂吸收、空气净化、水处理、除味、除臭器、催化剂载体、电极材料等，制成的活性炭纤维布可用于血站的血液过滤。

2．炭纤维复合毡、布：采用无纺布针刺及喷胶高温粘合的方法制成纺织品基础材料。

产品特点：a、充分发挥活性炭纤维的高效吸附性能，避免有毒有害气体的侵害，保护人体不受伤害b、重量轻。

具有穿着舒适，手感好，再生性能优越等优点。

C、克服了活性炭纤维强度低、易脱落等特点。

可制成防化服、药品、化工行业生产工人所穿防护服，办公室、会议室、展览馆、画廊、汽车内等场所吸附装饰材料等，亦可用于空气净化产品。

3．电容器组件材料：活性炭纤维布具有高比表面积、细小微孔多、电容量大、使用寿命长等特点，已用于军工超大容量电容器的生产，效果良好。

4．炭丝强化材料：产品特点a、高强高效抗拉强度高于普通的十倍以上，强性模量与钢材较为接近，优异的抗蠕变性能，耐腐蚀性和抗震性；b、重量轻、柔韧性好碳纤维材料的比重仅为钢的1/4，柔韧性好；c、施工便捷，施工质量容易保证不须大型机具，无须其他固定设施，，同钢板相比施工质量易保证；d、好的耐久性和耐腐蚀性耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀，不须定期维护。

应用领域：混凝土梁抗弯、抗剪加固；混凝土楼板、板桥加固补强；混凝土、砖砌体墙，剪刀墙补强；桥墩、桩等柱加固补强；烟囱、隧道、水池、混凝土管等补强。

家用活性炭系列产品的种类与应用：1．高效活性炭吸附剂：功效：对各种装饰材料所释放的甲醛、苯、氡气、TVOC等有害人体健康的气体具有吸附净化之功能，对各种异味臭味去除功效明显。

用途：新家居、写字楼、宾馆、空调间、卫生间、娱乐场所、新家具、汽车等。

2．家用净水炭：功效：能有效去除自来水中的悬浮物、铁锈、氯气和水垢等对人体有害的物质及异味，保留有益矿物质和微量元素，提高水质，增加水的口感。

用途：饮水机、净水器活性炭更换、过滤器炭棒新旧替换。

3．地板木铺装活性炭：功效：防臭、防潮、防腐、抗霉、防虫、防蛀。

用途：用于家庭装修、写字楼、公共场所、实木地板铺装配套等。

4．气相活性炭除味包．功效：对各种异味臭味等有害气体有去除作用。

用途：新楼房、新家俱、书橱、靴柜、厨柜等。

5．活性炭除味盒：功效：对苯、甲醛、氨气等各种有害气体以及各种异味、臭味有明显去除作用。

用途：新装修居室、宾馆、卫生间、新家具、冰箱、汽车、娱乐场等．，．，．，。

二、磷酸复合活化剂法生产活性炭的工艺特点（1）磷酸复合活化剂的润胀作用木屑等植物原料中总纤维素的含量达60%——70%。

在低于200℃的温度下，磷酸复合活化剂的电离作用能使木屑等植物原料中的纤维素发生润胀，并将持续到纤维素分散成胶体状态为止。

与此同时还会发生——些水解反应和氧化反应，使高分子化合物逐渐解聚，形成一部分解聚化合物与磷酸复合活化剂组成的均匀塑性物料。

当用磷酸复合活化剂和木屑生产颗粒活性炭时，磷酸复合活化剂屑料在150-200℃下进行预处理，就能得到塑性物料。

如果磷酸复合活化剂屑比较高，物料在100℃以下就能塑化。

原有活化剂的润胀作用必须在200℃以上才能使物料塑化。

（2）磷酸复合活化剂的脱水作用气体活化法，采用含氧气体作为活化剂，在高温下与炭产生氯化还原反应，生成一氧化碳、二氧化碳和其他碳氢化合物，以除去氢、氧原子。

磷酸复合活化剂之活化过程的主要反应与气体活化法截然不同，磷酸复合活化剂的作用改变了炭、活化反应历程，碳中的氢和氧以水的形式脱除，而不是按通常的热解反应形成各种酸类、醇类、酚类等合碳有机挥发物。

同时还能抑制焦油的产生，更多地保留了原料中的碳素。

这可以从磷酸复合活化剂法制活性炭的得率加以证实。

原枓木屑的一般元素组成是：C一一49.5%，H—3.3%，0——44%。

活性炭的理论得率应是49.5%，由于木屑活化过程中甲基氧和乙酰基氧等脱离而损失部分碳，因此实际得率为35%——40%，若以原料木屑中碳元素含量为100%，则磷酸复合活化剂法的活性炭得率高达‘70%——80%，而气体活性法的活性碳元素得率（以原料中碳含量计）只有磷酸复合活化剂法的三分之一左右。

如果木屑中的氢和氧在炭化过程中多数是以碳氢化合物或含氧的有机化合物的形式分解，活性炭的得率不可能有这样高，只有多数氢和氧以水的形式脱除这一事实才能得到解释。

说明磷酸复合活化剂具有很强的脱水作用。

磷酸复合活化剂强脱水作用使活性炭的得率是气体活化法的三倍。

（3）加速炭、活化过程炭、活化需要在一定温度下进行，原料炭化和气体活化即使直接加热也是通过烟道、空气或水蒸汽作为载热体的，这些气体的导热系数很低，较液态磷酸复合活化剂的导热系数要低十几倍，较固体磷酸复合活化剂低的更多。

此外，由于磷酸复合活化剂对木屑的润胀作用，它能渗透到原料颗粒内部，使原料受热均匀。

因此，浸渍过磷酸复合活化剂的木屑升温快而且均匀，不发生局部过热。

一般磷酸复合活化剂炭、活化时间为l—3h，而水蒸汽活化法则需要50—72h，大大的减少了活化时间。

（4）改变了炭化反应历程本质原料炭化时，除了产生低分子化合物，如醋酸、甲醇及其他酮、醛、酷外，还产生大约占原料10%— 15%的木焦油，炭化产生的气体呈赤橙色，冷凝后得到黑褐色粘稠液体，具元素组成见表3-1 。

表3-1 木焦油元素组成由表3-1可知，木质原科仕灰化时生成大量的焦油而降低碳的得率。

浸渍过磷酸复合活化剂的木屑料炭化时，产生少量的焦油。

有人曾把添加或不添加化学药品的杉木屑，分别进行炭化，其结果见表3-2表3-2杉木屑在添加化学药品后，进行干馏产生气体的温度和馏出液的颜色从表3-2可以看出，木屑加ZnCl2和P205（H3P04）后，炭化温度大大降低，焦油颜色明显变浅，说明磷酸复合活化剂改变了木屑的炭化反应历程。

它使木屑加热分解主要不是生成碳氢化合物和含氧的有机化合物，或者说把生产的焦油等含氧有机化合物已经很好地分解了。

（5）磷酸复合活化剂的芳香缩合作用对磷酸复合活化剂活化法初期所生成的产物进行分析测定，结果认为一部分原料是在液相炭化而形成了炭的结构，称这种作用为芳香缩合。

用木屑或纤维素作原料，以15%～65%的磷酸复合活化剂水溶液在140℃温度下浸渍，然后将溶剂抽出物用紫外吸收光谱法进行分析测定结果发现有葡萄糖、醛糖、糖醛酸和糖酸等一些分子量约为160_240的物质。

这些物质在更高的温度下（300℃以上）炭化成炭的组成部分。

由此推测，木屑原料最初被ZnCl2溶溶\液水解并低分子化。

接着催化脱水，并促进中间产物糖醛酸和醛糖缩合成缩醛，受热后进一步环芳香族化，这种凝缩类炭在磷酸复合活化剂溶液中不溶解，而在沽化过程中形成炭的乱层微晶结构。

还要指出的是，在这期间，磷酸复合活化剂呈液体状态，具有流动任，当灰分子重排时，不起阻碍作用，并还有利于炭的孔隙结构的形成。

磷酸复合活化剂加快了炭的孔隙结构的形成。

（6）磷酸复合活化剂的骨架作用研究者作认为磷酸复合活化剂在炭化时形成骨架，给新生碳提供沉积的骨架。

新生碳具有初生的键，对无机元素有吸引力，能使碳与无机元素牢固地结合在一起，就象用含碳物质烧锅炉一样，吸附在锅炉壁上的炭很难用机械方法除去。

当用酸和水把无机成分溶解洗净之后，碳的表面便暴露出来，成为具有吸附力的活性炭的内表面积。

磷酸复合活化剂使活性炭的硬度增加了。

综上所述：磷酸复合活化剂的润胀作用使物料在100℃以下就能塑化，大大力口快炭化速度；磷酸复合活化剂的脱水作用，磷酸复合活化剂的作用改变了炭、活化反应历程，碳中的氢和氧以水的形式脱除，而不是按通常的热解反应形成各种酸类、醇类、酚类等合碳有机挥发物。

同时还能抑制焦油的产生，更多地保留了原料中的碳素，使活性炭的产量大大提高：加速炭、活化过程，改变了炭化反应过程，使活性炭的过渡孔结构更加合理；磷酸复合活化剂的芳香缩合作用有利于炭的孔隙结构的形成；磷酸复合活化剂在炭化时形成骨架，给新生碳提供沉积的骨架。

该技术的应用使产品的性能得到极大的提高，最优活性炭样品的比表面积可达1800平方米／克，产量增加了15%，化学用品使用量减少30%，活化温度降低50℃，大大的节省了能源，减少了活性炭生产对环境的污染。

三、活性碳活性炭是一种具有特殊微晶结构、孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强、非极性的炭材料。

它作为一种优良的吸附剂，已经广泛应用在制糖、医药、食品、+饮料、化工、电子、农业、人们的衣食住行、国防之类工业部门及环境保护中获得了广泛的应用，而且作为家用净水器、冰箱除臭剂、防臭鞋垫及香烟过滤嘴等制品中的核心材料，已经与人们的日常生活有越来越密切的联系。