活性炭原理

活性炭原理，再生，制备方法

参考资料：/newsDetails470.htm

活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。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，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的,常见的活性炭有：果壳活性炭、木质粉状活性炭、煤质柱状活性炭等。

活性炭原理

活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。

活性炭的一些性质

活性炭对石墨的导电机理

金属材料的晶格中充满着自由电子，因此是电的导体，对于金属一个很小的电场就可以提供一定的能量，使自由电子在电场影响下流动.而在半导体中，则需要可观的能量才能破坏化学键以释放电子.在绝缘材料中，化学键的电子很牢固，以致加热也不能使这些电子获得自由，除非达到使晶体熔化或者逐渐蒸发的程度。石墨晶体在屋面方向是有活性炭原子组成的向四面扩展的六角环形层状大分子，活性炭原子与活性炭原子几件的结合键是共价键叠加金属键，由于金属键的存在，所以石墨在层面方向有良好的导电性，但是石墨晶体在层与层之间足由较是由较弱的分子键联系的，故导电能力差很多。可以用金属键自由电子的存在解释石墨导电的原因，但是不能解释为什么石墨的导电能力随温度而变化及随晶格的完善而增加，只有应用电子激发的量子理论才能解释。

物理吸附与化学吸附

从能量上看，两种吸附是可以转换的。物理吸附的分子可以吸收能量而激发，越过势垒X进入化学吸附。目前生产的载银活性炭，经过等离子技术处理（给以激发能量），即可达到共价键结合的形式。从催化角度看，银表面能吸附氢和氧，而且是氢和氧的原子。

活性炭产品的再生

活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。

活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。

再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。

活性炭实验室制备方法

试剂与仪器

试剂：氯化锌，盐酸

仪器：马弗炉，电动振荡器，干燥箱，200目筛。

制备工艺

先将花生壳洗净、烘干、粉碎，与一定浓度的氯化锌溶液按一定的料液比混合，充分搅拌后，放置14h后，将料液移至坩埚中放在马弗炉中烧制活化，冷却，用1％稀盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至pH值为5—7，烘干，研磨，用200目筛筛分，即得产品。

活化温度和活化时问是最主要的影响因素。经优化的料液质量比1：2.5，ZnCl2 质量分数60％，活化温度600℃，活化时问90min。

活性炭工业制备方法

【加工品原料类别】花生壳

【加工产品名称】活性炭

【加工技术】花生壳制取活性炭。

【原料制备】将花生壳洗净，晾干，粉碎，过40目筛备用。购买聚乙烯珠状物料备用。

【产品名称】活性炭。

【生产设备、仪器及药品】混合机、塑料模具、炭化炉、搅拌机、活化炉、木桶、试纸、120目筛、炒锅、氢氧化钠、甲醛、氯化锌、盐酸、氯化铵、苯乙烯、己烷、硬脂酸钙、滑石粉。

【工艺流程】备用料→炭化→冷却→活化→洗涤→翻炒→烘干→粉碎过筛→得活性炭成品。

【操作步骤】将备用料加入3倍量的44%氯化锌液(用盐酸调pH=1)，充分搅拌浸渍，静置吸收5小时，再充分搅拌复静置吸收5小时，至氯化锌液全被吸收干，移入敞口平底炭化炉中密闭炭化，于400℃炭化3小时，隔30分钟左右彻底搅拌一次，搅拌前将炉温降至100℃以下，搅拌后再升温密闭炭化，直至变成黑焦，表明炭化完成，出料冷却，用2倍量的44%氯化锌液(pH=1)浸渍，充分搅拌，使氯化锌液全部被吸收，移入活化炉中，于650℃活化70分钟，出料冷却，移入木桶内，加入等量的40%氯化铵液，充分搅拌洗涤，静置澄清，虹吸出清液，依次用30%、12%和3%的氯化铵液搅拌洗涤，再用等量的30%盐酸搅拌洗涤，滤取炭粒，入锅，加入等体积的清水，煮沸洗涤几次，至洗涤无氯化铵为止，加热蒸发，搅拌翻炒，弃掉水分，烘干、粉碎，过120目筛，得活性炭，密封包装。

【注意事项】(1)盐酸和氢氧化钠为强酸强碱，甲醛为剧毒，操作时应穿戴防护衣、手套和口罩等，防止酸碱液灼伤。废弃酸碱溶液的处理与排放必须遵照国家有关规定，防止对环境造成污染。(2)炭化和活化过程中操作应注意高温，安全生产。

【效益分析】制取活性炭1吨，需耗花生壳4吨左右。