工業(yè)活性炭的制備方法主要包括物理法和化學(xué)法。物理法包括水蒸氣活化和二氧化碳活化,而化學(xué)法則包括使用磷酸、氯化鋅等化學(xué)試劑進行活化。
一、物理法
1.水蒸氣活化:將原料在高溫下與水蒸氣反應(yīng),生成氫氣和一氧化碳等氣體,這些氣體的逸出促進了炭化物內(nèi)部孔隙的擴大和連通,形成豐富的微孔和中孔結(jié)構(gòu)。
2.二氧化碳活化:使用二氧化碳作為活化介質(zhì),在高溫下與炭化物反應(yīng),形成多孔結(jié)構(gòu)。
二、工業(yè)活性炭化學(xué)法
1.磷酸活化:將磷酸等化學(xué)試劑與原料混合后進行炭化和活化處理?;瘜W(xué)試劑在炭化過程中分解,產(chǎn)生的氣體和酸性環(huán)境有助于孔隙的形成和擴大,通常能產(chǎn)生更高比表面積和更復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭。
2.氯化鋅活化:使用氯化鋅等化學(xué)試劑進行處理,同樣能促進孔隙的形成和擴大。
三、制備過程
1.原料選擇:工業(yè)活性炭的原料多種多樣,包括煤質(zhì)、木質(zhì)、果殼(如椰殼、核桃殼)以及廢棄物(如炭黑、污泥)等。不同原料制成的活性炭在孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積及吸附性能上存在差異。
2.預(yù)處理:去除雜質(zhì)、調(diào)整水分含量并改善其物理性質(zhì)。對于木質(zhì)原料,常采用破碎、篩選、干燥等步驟;煤質(zhì)原料則需經(jīng)過破碎、篩分、洗選,甚至脫灰處理。
3.炭化:在隔絕空氣或有限供氧的條件下進行,溫度控制在400°C至600°C之間,形成多孔結(jié)構(gòu)。
4.活化:通過物理或化學(xué)方法進一步打開孔隙,增加比表面積和孔隙體積。物理活化常用水蒸氣、二氧化碳等氣體,化學(xué)活化則使用磷酸、氯化鋅等化學(xué)試劑。
5.后處理:包括洗滌、干燥、篩分等步驟,以去除殘留的活化劑、雜質(zhì)及細粉,調(diào)整產(chǎn)品的粒度和外觀。
不同制備方法直接影響工業(yè)活性炭的吸附性能與應(yīng)用場景,需根據(jù)原料特性及終端需求選擇工藝。