木质活性炭生产工艺及研究现状

木质活性炭生产工艺及研究现状

摘要：分析了氯化锌活化法和磷酸活化法制备活性炭的工艺过程及各种操作参数的影响。介绍了木质活性炭的再生技术，包括传统再生法和新型再生法，并且介绍了其未来的发展趋势。阐述了木质活性炭的研究现状，指出了国内和国外的区别。

关键词：活性炭；氯化锌活化法；磷酸活化法；再生；现状。

The production technology and

research status of the wooden

activated carbon

YAN Zhi-yong,FAN Fang-jun,LIU Yan-hong，WANG Yan，YANG Xiao-fei

(School of Chemical Engineering and Technology ,China University of Mining and Technology，

Chemical Engineering and Technology，class5)

Abstract: The paper analyses the technical process of the wooden activated carbon prepared by chemical activation with ZnCl2 and H3PO4 activation and the various influences under different operation parameters. It presents the regeneration techniques of the wooden activated carbon, including traditional regeneration and new regeneration. It also introduces the future perspectives. It explains the research status of the wooden activated carbon and points out the differences at home and abroad.

Key words: wooden activated carbon；chemical activation with ZnCl2；

H3PO4activation; regeneration; research status

活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和极大比表面积的炭质吸附材料，具有化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点，它能适合多相且分子直径不一的吸附质，与其他吸附剂相比, 可以在更宽的PH值范围内使用,，因此在化工、石油、医药、食品、废水处理、大气净化等领域得到广泛的应用。

制备活性炭[1]的原料非常丰富，所有含碳材料包括石油、煤、果壳、木材、竹子、树脂、废旧轮胎、活性污泥等都可以用来制备活性炭。不同原料的活性炭[2]由于物理化学性质各有不同，性能也将有所差异。木材是可再生资源，本身具有多孔性的毛细管体系, 灰分低杂质少, 容易活化, 微孔结构也容易调整, 一般情况下可利用枝丫木材、木屑和果壳等废弃物为原料。因此, 目前木质活性炭占有相当大的比重, 约占我国活性炭总量的40 %。

活性炭的制备可以简单分为物理活化法和化学活化法两种[3]. 物理活化法俗称两步法,

先将原料在一定温度下炭化, 然后用物理活化剂如水蒸气或二氧化碳在高温下进行活化; 化学活化法俗称一步法, 化学活化剂如氯化锌、磷酸、KOH 和碳酸钾等与原料混合浸渍后, 在一定温度下将炭化活化同时进行. 世界各国对活性炭的各种制备方法进行了广泛的研究。

活性炭[4~5]作为一种良好的水质净化材料，广泛应用于脱除工业和城市污水中的有机污染物。长期以来，人们对活性炭的再生进行了广泛的研究，提出了各种再生工艺技术，比较常用的方法有高温热再生法、化学再生法和溶剂再生法等。高温热再生法的优点是再生率高，再生时间短，对吸附质基本无选择性。但高温热再生过程中炭损失较大，所需设备较为复杂，运转费用较高，不易小型化。因此，为适应环境保护需要以及节能减排理念，研制新型活性炭再生技术势在必行。如何开拓一项新型的基本没有二次污染的活性炭再生工艺技术，是一项既有理论意义又有实际应用价值的研究课题。其中TiO2光催化技术和超声波处理技术就是目前较为新型热门的活性炭再生技术。

目前，国内外均致力于开发新的活性炭产品,研究制备不同孔径分布的活性炭的最佳条件，用各种废弃物为原料生产出适合不同需求的活性炭产品以及生产设备的改进等反面的研究。本文对木质活性炭的生产工艺，再生方法及国内外的研究现状作了综述，以供参考。

1木质活性炭生产工艺

活性炭[1]是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为炭前躯体的原材料，在几百摄氏度的温度下炭化以后，再进行活化而制成的。以废弃物为原料制备活性炭不仅可以降低活性炭的成本，而且具有重要的环保意义。

生产木质活性炭的方法[1]主要是化学法，包括氯化锌活化法、磷酸活化法，氢氧化钾活化法和其他化学品活化法，目前经常使用的是氯化锌活化法和磷酸活化法。此二种方法，其中氯化锌活化法以工业化多年，它以木屑为原料，制得的活性炭收率高，中孔发达。但由于其生产过程挥发氯化氢气体和氯化锌气体，对环境造成污染，并且回收困难，耗能大，所以此种方法逐渐被淘汰。磷酸法虽然能克服一些缺点，但也有一些不足，其对设备的腐蚀性比较大，并且制得的活性炭灰分偏高，所以生产过程中要严格控制灰分。

1.1氯化锌法

氯化锌有脱水作用[1]，当氯化锌溶液浸入木质原料纤维中，将木质组织细胞中的氢、氧元素以水分子的形式脱出，将木质组织细胞中的水分子全部脱出后，木质被活化为木质活性炭。氯化锌在材料中的作用可分为三个阶段：第一个阶段是浸渍时对原料的润涨作用；第二个阶段是炭化活化时在150℃以上时的催化脱水作用；第三个阶段在400℃左右及更高的温度下氯化锌的造孔作用，即氯化锌的多少决定了活化程度和空隙结构。

1.1.1工艺流程[6]：

将木质粉碎成木屑并烘干待用，将工业纯的氯化锌制成PH为4.6~6.6的水溶液，按木质与氯化锌溶液的1：4的比例加入到混合槽中，充分搅拌均匀后放置20分钟以上。这样可使氯化锌溶液完全浸入木质纤维细胞内，为充分活化提供条件。

用高温水蒸气（500℃±50℃）从炭化炉底端吹入炭化炉中，同时将放置的混料从炭化炉的上端加入，为增大高温水蒸气与混料反应界面，使木质充分炭化，炭化炉可选用回转式炭化炉。

此活化反应后，除作为活化剂的氯化锌和木质活性炭产品外，还有由化学反应而产生的