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煤质颗粒活性炭
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煤质颗粒炭蜂窝活性炭

2017-08-04 0人评论 896次浏览 分类:煤质颗粒活性炭

    煤质颗粒炭是一种黑色多孔的固体炭质。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得,后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要有机成分为碳,并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500~1700m2/g间。具有很强的吸附性能,为用途极广的一种工业吸附剂。
    结构 活性炭具有微晶结构。基本微晶的排列是完全不规则的。微晶高度为9~12A(o);宽度(如果是圆形横截面则为直径)约20~23A(o)。其大小往往因高温处理而显著增大。通常,活性炭由活化过程中产生微孔、过渡孔或大孔。微孔的有效半径低于 20A(o);过渡孔的有效半径在20~1000A(o)范围内;大孔的有效半径一般在1000~100000A(o)间。
    其外观为暗黑色柱状颗粒或不定型颗粒状,具有很大的比表面积,合适的孔隙结构,机构强度高,能经受高温、高压作用,不易破碎灰,使用寿命长等特点。
    性能:活性炭最主要的性能是吸附性,它与活性炭的孔隙结构有关。微孔的比表面积和比容积均很大。因此,微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。在固体活性炭的表面,主要发生两种方式的吸附,即物理吸附和化学吸附。化学吸附是单分子层吸附,可以除去废水和废气中的极性污染物以及一些金属离子。物理吸附能够形成多分子层吸附,能有效地吸附废水和废气中的有机污染物。当某一吸附质与吸附剂的表面接触时,究竟是发生物理吸附还是发生化学吸附,取决于吸附剂的表面活性、吸附质的性质、温度和其他因素。工业用活性炭,除吸附能力外还要求:
    ①机械强度大和耐磨性能好;
    ②脱附所需能量小,再生容易;
    ③有稳定的结构,再生时炭损失小等。
    生产方法:含碳材料先在隔绝空气条件下加热处理,除去挥发分(水分和一部分焦油),形成吸附能力很小的大孔炭料。要获得大量微孔,炭料要进一步活化。活化方法有气体或蒸汽氧化法和化学药品处理法。
    ①蒸汽、气体活化较常用的活化剂是二氧化碳和水蒸气。二氧化碳活化过程在约 900℃温度下进行;水蒸气活化过程则为850℃。活化过程中烧失碳量的百分数称烧失率。在50%烧失率下生成较优良的微孔炭;50%~75%烧失率下获得多种孔隙的活性炭,烧失率超过75%,则获得大孔炭。
    ②化学活化法的活化剂是碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等,它在高温下能放出气体(例如二氧化碳、氧气),也可用硝酸、硫酸、磷酸等酸类氧化剂。用氯化锌浓溶液处理炭料的方法也得到了广泛应用。化学活化温度视活化剂的不同而异,一般为200~650℃。化学活化过程用浸渍系数表明其特征,浸渍系数是无水活化剂与干的含碳原材料的质量比。开始时,随着浸渍系数增加,炭的微孔结构发达,总孔容积增大。在高浸渍系数下微孔容积减小,大孔发达。用煤为原料制造的炭质分子筛,是含有特别发达的超微孔和细微孔(孔径<8A(o))的炭质吸附剂,可用于分离空气中的氮和氧,并从含氢气体中回收氢。
    用途:活性炭主要用于以下几个方面:
    ①气体净化。例如:用活性炭从含有溶剂蒸气的空气中回收溶剂;用活性炭过滤法使空气脱臭;用于防毒面具和工业用呼吸器中,以防御毒物等。    ②气体分离。例如:从城市煤气中回收苯;从天然气中回收汽油、丙烷和丁烷;用于处理费托合成中的废气,以回收其中的烃类等。
    ③液相吸附。例如:在制糖工业中用活性炭吸附法使糖液脱色;在化学工业中用活性炭使有机物质脱色;用活性炭净化电镀浴中的有机杂质,以保证电镀表面的质量及用于废水脱酚等。
    ④活性炭还可作为某些反应的催化剂或催化剂载体。例如用作工业煤气的脱硫和光气生产的催化剂等。
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