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活性炭的活化方法——物理活化法和化学活化法


[2015-05-26]

    伴随着经济的发展,环境的污染也随之加重,而人们也开始意识到环保的重要性。活性炭也渐渐进入人们的视野,开始被运用于冶金、净水、提纯等各个领域。这也进一步促进了活性炭行业的发展,各种更先进的活性炭制作方法以及制作原材料也开始为人们所发现,促使了促进了不同品种、特殊性能活性炭的研究开发。这里先介绍物理活化法、化学法以及物理化学法。
 
物理活化法是将炭材料在高温下与水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体发生反应,使炭材料中无序炭部分氧化刻蚀成孔,在材料内部形成发达的微孔结构。炭化温度一般在600℃,活化温度一般在800~900 ℃之间。因为依赖氧化碳原子形成孔隙结构,故其活化收率不高,且活化温度较高,需先炭化再活化。
 
化学活化法是通过选择合适的活化剂,把活化剂与原料混合后直接活化即可制得活性炭。按活化剂不同分ZnCl2法、KOH 法、H3PO4法等。ZnCl2活化法在我国是最主要的生产活性炭的化学方法,主要以木屑为原料采用回转炉或平板法制备。以KOH为活化剂制取活性炭始于20 世纪70 年代。国内近几年在这方面的报道很多,采用石油焦、煤沥青、核桃壳为原料,用NaOH、KOH 等碱金属或碱金属化合物作活化剂可制得比表面积为3000~3600m2/g 的活性炭。H3PO4法活化所需的温度一般在300~350 ℃,生产成本低,美国工业生产活性炭多采用H3PO4法,我国H3PO4活化法的研究还处于实验室阶段。
 
相对于物理活化,化学活化需要较低的温度,活化产率高,通过选择合适的活化剂控制反应条件可制得高比表面积活性炭等优点。但化学活化对设备腐蚀性大,污染环境,其制得的活性炭中残留化学药品活化剂,应用受到限制。
 
物理化学活化法是活化前对原料进行化学改性浸渍处理,可提高原料活性并在材料内部形成传输通道,有利于气体活化剂进入孔隙内刻蚀。化学物理法可通过控制浸渍比和浸渍时间制得孔径分布合理的活性炭材料,并且所制得的活性炭既有高的比表面积又含有大量中孔,可在活性炭材料表面获得特殊官能团。赵乃勤等人在研究利用除尘灰制备活性炭工艺的过程中,发现炭粉先经过常温氨盐浸渍预处理,可降低活性炭的灰分,提高活性炭的比表面积。将其用于可挥发性苯系物的吸附,呈现出良好的吸附性能。

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