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活性炭活化法之物理法

文章出处:力诺环保   发布时间:18-06-01    点击数:

   活性炭物理活化法又称气体活化法,是指利用气体活化剂制备活性炭的过程,其中可以作活化剂的气体通常有水蒸气、二氧化碳、氧气、空气或它们混合物——烟道气。物理活化法包括两个阶段,首先原料在500℃左右的温度下进行炭


化,去除挥发分物质,然后在800-1000℃下用活化剂气体活化制备活性炭。原料炭化后内部石墨状微晶的不规则排列,造成其表面的不均一性。暴露在原料炭表面上石墨状微晶的端面或者晶格缺陷处的碳原子,与暴露在表面上的微晶基


底面上的碳原子相比较,更加富于反应性,成为反应的活性点。在活化过程中,活化剂有选择的与含碳物质内部的碳原子的活性点发生反应,并以气体形式溢出,在碳原子位置上出现“空穴”,形成孔隙。


   物理活化法中,氧气或空气活化具有活化温度低、活化时间短、活性炭的得率高等优点,但是由于反应速度块,大部分氧分子来不及扩散到炭质材料的内部,在炭材料表面就发生反应,导致外部活化速度快于内部活化速度,造成活


化不均一。空气活化过程中,生成的一些官能团有阻碍活化进一步进行的作用。实际生产中,很少单独用空气作为活化剂。目前工业上常用的活化剂是水蒸气,二氧化碳活化多应用于实验室。这是由于二氧化碳的分子尺寸大于水的分


子尺寸,水的扩散速度大于二氧化碳在颗粒内部的扩散速度。气一固间反应速率影响活性炭孔结构的形成,当炭颗粒中气体扩散速率大于活化反应速率时,反应受活化反应控制,当气体扩散速率小于活化反应速率时,反应受气体的扩


散速率控制。研究发现,高温下水蒸气使炭内部的孔道变深,孔体积增加,孔径变化不大,得到微孔发达的活性炭,在低温高压下, 水蒸气活化使得炭内部的孔道变宽,中孔体积随着活化的渗入进行不断增加。不论是水蒸气活化还是


二氧化碳活化,都存在高温低压有利于微孔的生成,而在低温高压时,有利于中孔的形成。


   物理活化法制备微孔活性炭的工艺已比较成熟,特别是用于制备价格低廉的煤质活性炭,效果非常显著。物理活化对环境污染小,因其是依靠氧化碳原子形成孔隙结构,故活性炭的得率不高,且所需活化温度较高。

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