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活性炭活化法之化学法

文章出处:力诺环保   发布时间:18-06-06    点击数:

   化学活化法又称化学药品活化法,是使用氯化锌、磷酸、氢氧化钾、碳酸钾或其它化学药品作为活化剂生产活性炭的方法。将原料经一定比例的化学药品溶液浸渍后加热,将化学实际镶嵌入炭颗粒内部,经过一定温度的炭化和活化,通过一系列的交联或缩聚反应,形成孔隙发达的活性炭。

   氯化锌和磷酸在制备活性炭过程中,主要起到润涨、催化脱水以及骨架造孔作用。在室温下,用化学试剂液浸渍木屑等原料,使原料内部的纤维素及半纤维素发生润涨。高温下分散转变成胶体状态。其间伴随着水解反应和氧化反应,部分半纤维素及纤维素逐渐解聚成多糖及单糖,最终使原料变成了均匀的可塑性物料。在150℃以上的温度下,化学试剂对碳材料中的氢和氧具有催化脱水作用,使它们以水分子的形态从原料中脱除,减少在热解过程中与碳元素生产有机化合物如焦油等的几率,使原料中的碳更多地保留在固体残余物炭之中。在400℃左右及更高的温度下,由含碳原料在上述水解、氧化、脱水及热降解过程中生成的葡萄糖、戊醛糖等低分子产物及热降解形成的大分子碎片,相互之间通过方向缩合作用等反应,进一步缩合脱水而转变成微晶质碳的结构。化学试剂在该温度范围内呈熔融的液体状态分布在它们之中,从而为缩合生成的新生态的炭提供了一个可以依附的骨架,使它们在其表面逐渐聚集成特殊的微晶质炭的结构。当炭活化生成的产物中化学试剂骨架被溶解除去以后,结构就形成了比通常的微晶质碳发达的多的孔隙结构。

   采用氢氧化钾、氢氧化钠等氢氧化合物或碱金属氧化物能制备除高比表面积的活性炭。氢氧化钾活化时,氢氧化钾是一种强碱,对氧化反应具有催化作用。氢氧化钾活化的原料由于石墨微晶结构不完善,微晶边缘残留着链烃和环烃,氢氧化钾除了和链烃和环烃反应,还与微晶的碳反应。一方面通过氢氧化钾与碳反应生成碳酸钾而生成孔隙,碳酸钾分解产生氧化钾和二氧化碳,也有利于发展微孔;另一方面,碳酸钾、氧化钾等生成金属钾,当活化温度超过金属钾的沸点(762℃)时,金属钾会扩散到微晶层,扩开芳香层片,形成新孔。

   化学活化法是炭化活化一次性完成,有利于形成尺寸较小的碳微晶,形成孔隙发达、吸附性能更好的活性炭,活性炭的相对得率较高,所需的活化温度也较低。但化学活化法对设备腐蚀性大,污染环境,其制得的活性炭中残留化学药品活化剂,应用方面受到限制。

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