中试超级活性炭制备及注意事项
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意 事项 。 １ 制备 方 法
裂隙将会在活化过程中 ， 形成发达的微孔结构。Leabharlann Baidu
油焦的预炭化处理在制备高性能电容炭 的过程 中 是关键控制步骤之一 ， 直接影响活化产品的微晶结 构、 孔结构 和孔壁微结构以及 电容性能。 值得注意的是在再预炭化过程中， 有大量的刺
超级活性炭的制备方法主要分为化学法和物 理法 。本 中试生产线采用 的是化学法制备高 比表
一
３ — ５
石 河子科 技
总第 ２ ０ ０ 期
去 了研 究意义 。 ２３ 洗涤 去灰 ．
了大 量 的 钠 离 子 ， 大 了 物料 的 Ｐ 增 Ｈ。且 活 性 炭 在
活化处理后的碱性非常强 ， 主要含有Ｋ Ｈ和 ＫＣ ， Ｏ ：Ｏ ， 所以物料中的的Ｓ、 ｌ ｉ 含量更少， Ａ 因此氢氧化钠溶液
关键词
超级活性炭； 学活化法； 化 超低灰分 ； 表面官能团； 超级 电容 器 离子的渗透 ， 也不能形成双电层。为了得到高体积
容量 的活性炭 ， 活化前必须将碳质前驱体进行预炭 化处理ｎ 适 当的预炭化处理能够调整超级活性炭 ，
中图分类号 ：Ｑ ２ ．＋ 文献标识码： Ｔ ４ ４１ ９ Ｂ
不 同比例的氢氧化钾溶液充分混合浸泡后 ， 在一定
温 度 和 时 间下 活 化 。经 活 化 后 的活 性 炭 中含 有 大
量 的碱和盐 ， 再经过水 洗和化学去灰法 ， 去除其 中
的盐碱 和少 量 的金 属 离子 。再 经过 干燥 、 除表 面 去
将分布在 ８ １０目的经过预处理的石油焦粉 ０ ５
制备高体积 比电容 的活性炭必须优化活性炭
的孔结构 ， 太大的孔不能增加形成双电层的有效表 面积反 而会降低 电极密度 ， 而太小的孔阻止电解质
出（ 如果氢氧化钾和石油焦 的比例过大 ， 氢氧化钾
会在容器反应器的底部析出） ， 氢氧化钾一旦在底部
析出， 那么很难将其再溶解， 所浸渍的石油焦也就失
除 。预炭 化产物 中 ， 原子组合芳香族 环片状结 炭 构， 此类结构非常不规则 ， 就会形成一些裂隙， 这些
物理化学性质和吸附量大 的特点 ， 是由微 晶炭和无 定型炭构成 ， 含有数量不等的灰分 。而普通的活性 炭 比表面积较低 ， 一般为 ８０ ０ｍ／，Ｌ ０ ～１ ０ ２ 孑分布较 ０ ｇ 宽， 吸附量有 限。超级活性炭 的实验室制法已经 比 较成熟 ， 中试生产线 和产业化生产都 比较落后 。 而 本文 中主要介绍 中试生产超级活性炭 的制备和注
石 河 子科技
第６ 期
２１年 １ ０ １ ２月
中试超 级活性炭 制备及 注意事项
（ 新疆石河子天富电力集团有 限责任公司， 石河子市，３００ 杨登莲 ８２０ ） 摘要 本文 简单介绍 了超级 活性炭的中试制备方法， 重点叙述 了超级活性炭在 中试生产洗涤过程 中酸 ’
液的选择及生产注意事项。
超级活性炭是 由石油焦 、 沥青焦、 烟煤 、 果壳或 者木屑等 多种原料经炭化 和活化过程制备 的黑色 多孔颗粒 ， 有超 高的 比表面积（ 比表面积可达 具 其
２００～ ０ｍ：）丰 富 的纳 米 级微 孑 、 ０ ４００ ／ 、 ｇ Ｌ 稳定 的表 面
成多裂孔性 的炭结构体。在预炭化期 ， 大部分的非 炭元素 （ Ｈ 由原料裂解 ， 如 ） 以挥发性气体产物被去
面 积 活 性 炭 的方 法 。经 过 预 炭 化 处 理 的石 油 焦 与
激性 的气体生成 ， 主要是非碳元素的原料裂解和芳 香族的裂解产物 ， 随着保护气体一起被排出 ， 气体
中有石 油焦挥发分 ， 有黄色 的呈碱性 的气体生 也 成。因此 ， 在炭化 中注意厂区的通风设备和 自我保
护措 施 。 ２ 活 化剂 与原 料 的浸泡 时 间 ． ２
Ｆ Ｓ ２ Ｎ ３ ｅＮ ３２Ｈ Ｓ Ｓ ｅ ２ Ｈ Ｏ— Ｆ （ Ｏ ） ２＋ ＋ ＋
盐酸溶液主要用来浸提活性炭 中的 Ｆ， Ｏ和 ｅ ｅ， Ｆ
Ｆ： Ｆ， ｅ ；ｅＯ则难 以去 除 。 Ｏ
Ｆ Ｏ＋ ＨＣＬ－ Ｆ Ｃ ２ Ｈ２ ｅ ２ ＇￣ ｅ １ － ＋ ０ Ｆ ２ ＋ ＨＣ － Ｆ Ｃ ３ ｅ ０３ ６ Ｌ － ｅ Ｉ ＊
法也 不适 合 。 ２３ 盐酸 溶液 ．． ６
活性炭的去灰 ， 分为前期和后期 。前期主要是 控制原料的灰分 ， 尽量选用灰分低 ， 、 、 硫 硅 铝等杂
质 小 的石 油焦 ； 期 则是 用 物理 或化 学 法 去超 级 活 后
性炭 中的灰分 ， 而且化学 法去灰是最终 的办法 。 盐酸 、 硫酸 、 硝酸 、 氢氟酸、 草酸 、 冰乙酸和氢氧化钠 溶液都可用于化学去灰。这些溶液对脱灰都有 一 定的专一性。下面简单介绍一下常用的去灰溶液 。 ２ ． 硝酸溶液 ．１ ３ Ｆ Ｓ几乎不被热而浓 的盐酸和硫酸浸提 ， ｅ： 但却 能跟稀 硝酸于 中等 温度下反应 。于 ７ ℃下 ， 跟 ５ 能 ５ ％硝酸反应 ， 生成硝酸铁和单质硫。
文章编号： ０８ ０ ９ （０ ） ２ ０３ — ４ １ ０ — ８ ９２ １ １ － ０ ５ ０ １
引 言
前驱体与活化剂之间的反应性 ， 保证反应能够在缓 和的条件下进行， 提高活性炭的堆积密度和体积 比
电容 。 ‘ 预 炭化 是 在缺 氧 及高 温条 件 下 ， 将原 料 热解 形
末完 全浸 渍 在氢 氧化 钾溶 液 中 ６～１小 时 ， ２ 浸泡 时 ，
官能团和气流粉碎工艺环节后 ， 超级电容器的电极
材 料 即制成 。 ２ 注意 事项 ２１ 预炭 化处 理 ．
要不断搅拌 ， 因为石油焦的憎水性 比较强’ ， 不易被 水浸润 ， 搅拌的 目的一方面是为了促进石油焦颗粒 的浸润性 ， 另外一方 面是为了防止氢氧化钾晶体析
Ｆ ＋２ ｅ ＨＣＬ－ Ｆｅ ２ Ｏ ＊ Ｃ１ ＋Ｈ２
对 于前 两 类 反 应 ， 浓 度 应 保 证 整 个 溶 液 Ｐ 酸 Ｈ 在４ ． ．之 间 ， 浮 液 和 洗 涤 水 的 温 度 不 低 于 ０～４６ 悬 ８ ℃ 。因 ＦＣ， ７ ０ ｅ １ ０～８ 度 的 ℃水 中的溶 解 度 大于 在 ０
裂隙将会在活化过程中 ， 形成发达的微孔结构。Leabharlann Baidu
油焦的预炭化处理在制备高性能电容炭 的过程 中 是关键控制步骤之一 ， 直接影响活化产品的微晶结 构、 孔结构 和孔壁微结构以及 电容性能。 值得注意的是在再预炭化过程中， 有大量的刺
超级活性炭的制备方法主要分为化学法和物 理法 。本 中试生产线采用 的是化学法制备高 比表
一
３ — ５
石 河子科 技
总第 ２ ０ ０ 期
去 了研 究意义 。 ２３ 洗涤 去灰 ．
了大 量 的 钠 离 子 ， 大 了 物料 的 Ｐ 增 Ｈ。且 活 性 炭 在
活化处理后的碱性非常强 ， 主要含有Ｋ Ｈ和 ＫＣ ， Ｏ ：Ｏ ， 所以物料中的的Ｓ、 ｌ ｉ 含量更少， Ａ 因此氢氧化钠溶液
关键词
超级活性炭； 学活化法； 化 超低灰分 ； 表面官能团； 超级 电容 器 离子的渗透 ， 也不能形成双电层。为了得到高体积
容量 的活性炭 ， 活化前必须将碳质前驱体进行预炭 化处理ｎ 适 当的预炭化处理能够调整超级活性炭 ，
中图分类号 ：Ｑ ２ ．＋ 文献标识码： Ｔ ４ ４１ ９ Ｂ
不 同比例的氢氧化钾溶液充分混合浸泡后 ， 在一定
温 度 和 时 间下 活 化 。经 活 化 后 的活 性 炭 中含 有 大
量 的碱和盐 ， 再经过水 洗和化学去灰法 ， 去除其 中
的盐碱 和少 量 的金 属 离子 。再 经过 干燥 、 除表 面 去
将分布在 ８ １０目的经过预处理的石油焦粉 ０ ５
制备高体积 比电容 的活性炭必须优化活性炭
的孔结构 ， 太大的孔不能增加形成双电层的有效表 面积反 而会降低 电极密度 ， 而太小的孔阻止电解质
出（ 如果氢氧化钾和石油焦 的比例过大 ， 氢氧化钾
会在容器反应器的底部析出） ， 氢氧化钾一旦在底部
析出， 那么很难将其再溶解， 所浸渍的石油焦也就失
除 。预炭 化产物 中 ， 原子组合芳香族 环片状结 炭 构， 此类结构非常不规则 ， 就会形成一些裂隙， 这些
物理化学性质和吸附量大 的特点 ， 是由微 晶炭和无 定型炭构成 ， 含有数量不等的灰分 。而普通的活性 炭 比表面积较低 ， 一般为 ８０ ０ｍ／，Ｌ ０ ～１ ０ ２ 孑分布较 ０ ｇ 宽， 吸附量有 限。超级活性炭 的实验室制法已经 比 较成熟 ， 中试生产线 和产业化生产都 比较落后 。 而 本文 中主要介绍 中试生产超级活性炭 的制备和注
石 河 子科技
第６ 期
２１年 １ ０ １ ２月
中试超 级活性炭 制备及 注意事项
（ 新疆石河子天富电力集团有 限责任公司， 石河子市，３００ 杨登莲 ８２０ ） 摘要 本文 简单介绍 了超级 活性炭的中试制备方法， 重点叙述 了超级活性炭在 中试生产洗涤过程 中酸 ’
液的选择及生产注意事项。
超级活性炭是 由石油焦 、 沥青焦、 烟煤 、 果壳或 者木屑等 多种原料经炭化 和活化过程制备 的黑色 多孔颗粒 ， 有超 高的 比表面积（ 比表面积可达 具 其
２００～ ０ｍ：）丰 富 的纳 米 级微 孑 、 ０ ４００ ／ 、 ｇ Ｌ 稳定 的表 面
成多裂孔性 的炭结构体。在预炭化期 ， 大部分的非 炭元素 （ Ｈ 由原料裂解 ， 如 ） 以挥发性气体产物被去
面 积 活 性 炭 的方 法 。经 过 预 炭 化 处 理 的石 油 焦 与
激性 的气体生成 ， 主要是非碳元素的原料裂解和芳 香族的裂解产物 ， 随着保护气体一起被排出 ， 气体
中有石 油焦挥发分 ， 有黄色 的呈碱性 的气体生 也 成。因此 ， 在炭化 中注意厂区的通风设备和 自我保
护措 施 。 ２ 活 化剂 与原 料 的浸泡 时 间 ． ２
Ｆ Ｓ ２ Ｎ ３ ｅＮ ３２Ｈ Ｓ Ｓ ｅ ２ Ｈ Ｏ— Ｆ （ Ｏ ） ２＋ ＋ ＋
盐酸溶液主要用来浸提活性炭 中的 Ｆ， Ｏ和 ｅ ｅ， Ｆ
Ｆ： Ｆ， ｅ ；ｅＯ则难 以去 除 。 Ｏ
Ｆ Ｏ＋ ＨＣＬ－ Ｆ Ｃ ２ Ｈ２ ｅ ２ ＇￣ ｅ １ － ＋ ０ Ｆ ２ ＋ ＨＣ － Ｆ Ｃ ３ ｅ ０３ ６ Ｌ － ｅ Ｉ ＊
法也 不适 合 。 ２３ 盐酸 溶液 ．． ６
活性炭的去灰 ， 分为前期和后期 。前期主要是 控制原料的灰分 ， 尽量选用灰分低 ， 、 、 硫 硅 铝等杂
质 小 的石 油焦 ； 期 则是 用 物理 或化 学 法 去超 级 活 后
性炭 中的灰分 ， 而且化学 法去灰是最终 的办法 。 盐酸 、 硫酸 、 硝酸 、 氢氟酸、 草酸 、 冰乙酸和氢氧化钠 溶液都可用于化学去灰。这些溶液对脱灰都有 一 定的专一性。下面简单介绍一下常用的去灰溶液 。 ２ ． 硝酸溶液 ．１ ３ Ｆ Ｓ几乎不被热而浓 的盐酸和硫酸浸提 ， ｅ： 但却 能跟稀 硝酸于 中等 温度下反应 。于 ７ ℃下 ， 跟 ５ 能 ５ ％硝酸反应 ， 生成硝酸铁和单质硫。
文章编号： ０８ ０ ９ （０ ） ２ ０３ — ４ １ ０ — ８ ９２ １ １ － ０ ５ ０ １
引 言
前驱体与活化剂之间的反应性 ， 保证反应能够在缓 和的条件下进行， 提高活性炭的堆积密度和体积 比
电容 。 ‘ 预 炭化 是 在缺 氧 及高 温条 件 下 ， 将原 料 热解 形
末完 全浸 渍 在氢 氧化 钾溶 液 中 ６～１小 时 ， ２ 浸泡 时 ，
官能团和气流粉碎工艺环节后 ， 超级电容器的电极
材 料 即制成 。 ２ 注意 事项 ２１ 预炭 化处 理 ．
要不断搅拌 ， 因为石油焦的憎水性 比较强’ ， 不易被 水浸润 ， 搅拌的 目的一方面是为了促进石油焦颗粒 的浸润性 ， 另外一方 面是为了防止氢氧化钾晶体析
Ｆ ＋２ ｅ ＨＣＬ－ Ｆｅ ２ Ｏ ＊ Ｃ１ ＋Ｈ２
对 于前 两 类 反 应 ， 浓 度 应 保 证 整 个 溶 液 Ｐ 酸 Ｈ 在４ ． ．之 间 ， 浮 液 和 洗 涤 水 的 温 度 不 低 于 ０～４６ 悬 ８ ℃ 。因 ＦＣ， ７ ０ ｅ １ ０～８ 度 的 ℃水 中的溶 解 度 大于 在 ０