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活性炭的制备
1活性炭的制备原料12活性炭的制备方法13煤基活性炭的制备方法24煤基活性炭中的粘结剂3
1活性炭的制备原料
活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件22。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素,活性炭可用各种类型的碳质材料来制备,来源非常广泛,大体可以分为以下几类:
①有机高分子聚合物,如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等;②植物类,主要是利用植物的坚果壳或核,如核桃壳、杏核、椰壳等;③煤及煤的衍生物,如各种不同煤化度的煤及其混合物。原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤(褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤)、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳,表面化学性质活泼,孔隙率高、比表面积大,其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面,德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作,并取得了一定成果。
2活性炭的制备方法
活性炭的制备方法主要可以分为:碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。碳化法是将碳质原料置于惰性气氛中,以适当的热解条件得到碳化产品的方法。其基本原理是基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应,表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中,碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出,从而在半焦上留下孔隙。碳化法适用于高挥发分原料,是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5~15°Cmi
,碳化温度多在500~
f1100°C,恒温时间为05~2h。活化法是将碳质原料置于活性介质中加热平缓处理,以发展其孔径的方法。
其原理是基于碳质原料部分碳的烧失,使封闭的孔得以打开,从而使其孔隙结构得到发展,孔径大小达到所需要的范围。常用的活化剂有空气、CO2、水蒸气、H3PO4、KOH、NaOH等。工业实践中多采用简便易得的水蒸气进行活化。活化法适用于气孔率较小且挥发分较低,或气孔r
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