气体活化法生产活性炭不同原料生产的活性炭, 关键工艺为活化。 只是根据不同活化剂, 可将其分为两类方法: (1)用氯化锌或磷酸等化学品为活化剂的化学品活化法 ; (2)用水蒸气或二氧化碳等为活化剂的气体活化法。 炭化料的活化 因水蒸气与炭在高温下的反应为吸热反应 ,当系统温度达反应开始进 行 ,但由于反应吸热 ,会使物料温度低于影响反应速度 ,为保证温度在需补充热能。
因产物 中有氢气和一氧化碳生成 ,而该两种气体均可燃烧放出热量 ,所以实际生产中即利用该部 分燃烧热补偿反应吸热造成的热消耗。 炭化后的物料从 活化炉的炉口加入 ,活化剂水蒸气从活化炉上部通入 ,活化反应完成后 ,活性炭从下部卸 出 ,而下部排出的气体送入炉膛中燃烧。 气体活化法生产活性炭是先把含碳有机原料炭化,然后让气体活化剂(一水蒸汽、CO2、 O2、空气)等通过炽热的炭层、并与炭发生活化反应进行活化的。
活化料经酸水洗精制,干 燥后粉磨即制得粉状活性炭。
不定型颗粒炭—段采用较硬的炭破碎成一定粒度活化后精制而 得。 定型颗粒炭是炭粉磨成细粉末加粘结剂挤压成型.再经炭、活化和整粒而得。
研究表明,原料炭化时已形成活性炭微晶结构的雏形,即类似石墨的基本微晶结构。 微 品之间留有空隙, 此时, 由于焦油物质的析出和分解, 这些空隙被占据或被紊乱的 “无定形” 炭所堵塞,结果炭化品的吸附量很小。
当进行(气体法)活化时、空隙中的焦油等物质和紊乱 的炭首先被除去,开放了原来闭塞的孔隙。 这时基本微晶表面暴露出来,并与活化剂作用, 发生烧失,微晶烧失是不均匀的,烧失速度在同炭层平行的方向比垂直方向大,在边角上和 有缺陷的位置上的碳原子即活性点上的碳同气体反应的速度较大, 微晶品的这种不均匀的烧 失导致新的孔隙的出现。
在随后的活化过程中,孔隙不断加宽,相邻微孔之间的壁完全被 烧毁而形成较大的孔隙,导致过渡孔和大孔容积的增加。 总之,常用这三种过程来解释活化过程中产生孔隙的活化机理:1 原来闭塞孔的开放; 2 原有孔隙的扩大,孔壁被烧失;3 某些结构经选择性活化而产生新孔。
孔陷的生成与活性 炭的氧化程度有密切的关系,而活性炭的氧化必然要消耗炭。
因此,常用烧失率来衡量活性 炭的活化程度,调节活性炭的孔隙结构,这是气体活化法的—大特色。 根据杜比宁的观点, 烧失率小于 50%时,得到的是微孔活性炭;烧失率大于 75%时,得到的是大孔活件炭;烧失 率在 50%一 75%时活件炭具有混合结构。
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广泛适用于食品工业的糖类、谷氨酸及盐,乳酸及盐、柠檬酸及盐,葡萄酒,调味品,动植物蛋白、生化制品、医药中间体、维生素、抗生素等产品的脱色、精制、除臭、去杂。 电镀处理需要用粉状活性炭,粉末活性炭是以优质的木屑等为原料,采用氯化锌法生产,具有发达的中孔结构,吸附容量大、快速过滤等特性。 主要适用于各种氨基酸工业,精制糖脱色、味精工业、葡萄糖工业、淀粉糖工业、化学助剂、染料中间体、食品添加剂、药品制剂等高色素溶液的脱色、提纯、除臭、除杂。 本厂生产的针剂炭,杂质少、纯度高、滤速快、具有优良的脱色、净化、提纯等性能,主要用于各种注射药剂的脱色、精制和除去“热源”。 亦可用维生素C及其它原料药的脱色,脱色力强、滤速快、适用于医药、农药、中西原药的脱色、精制。
粉末活性炭的特点 活性炭的主要成分是碳,含碳量约90%,通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料,经过特殊的加工处理制成。 孔隙的直径很小,故总表面积很大,有很强的吸附能力。
因原料和制造方法的不同,活性炭的品种相当多,分别适用于不同的用途。 粉状活性炭的微孔可以吸附低分子量的气体和溶液中的小分子,但分子量较高的分子不能进入微孔内;中孔提供进入微孔的通道,本身又能吸附分子量较高的物质;大孔则兼有提供通道和吸附的作用。 如果用活性炭吸附小分子物质,例如某些气体(毒气)和低分子量的有机物,可以使用微孔较多的产品;但如果要吸附较大的分子,则要选用有较多中孔的产品。 活性炭的孔隙的状况,决定于所用的生产原料及其成分、制造方法和条件等。 粉状活性炭产品的外形主要有粉状和粒状两大类。 粉状活性炭是非常微细的粉末,绝大部分可通过200目筛网,大部分可通过325目筛网,粉的尺寸在1~150μm之间(平均约40μm);通常,炭粉越幼细,它对杂质的吸附速度越大。 故常将活性炭产品进行高度的破碎和筛选,得到微细的粉末。
粉状炭的缺点是再生比较困难,通常不再生使用,故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。 它有不定型颗粒状和柱状颗粒两种,粒度在0.5~4mm之间。
前者是通过适当的破碎和筛选得到的,后者则是将原料通过造粒机压制成型的。 用木屑为原料和用化学活化法通常制造粉末活性炭。 颗粒活性炭多数是用煤或木炭为原料,粉碎后加粘合剂(如煤焦油、木素磺酸等)压制成型,经过干馏炭化,然后活化处理制成(或在活化前再打碎成适当的粒度)。 盛世净水专注活性炭生产10余年,椰壳活性炭大多用气体活化法生产,用煤或木炭原料粉磨成细粉末〔越细越好),然后用粘结剂粘合,挤压成型。 圆柱形炭是先挤成条,然后经炭化(烧结)、活化断裂成J定长度的颗粒,经整粒、筛选得到粒度较均匀的成品。 根据规模大小的不同,炭、活化所采用设备不同,~般孟仅),一艺oot/ 年规模的小型厂,都采用炯烧窑炭活化一道完成的工艺:5OOt/ 年以内规模二般采用回转炉炭化、多管炉活化工艺;更大规模的一般采用回转炉炭化、斯列普炉活化的工艺。
前处理、挤压成型和后处理和后处理过程基本相同。