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活性炭基礎(chǔ)知識

發(fā)布時間:2020-07-15

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  活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色

,內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)
、表面積大,吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳素材料
。它是一種常用的吸附劑
、催化劑或催化劑載體,廣泛應(yīng)用于幾乎所有的國民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活

  1. 活性炭分類-由于原料來源、制造方法

、外觀形狀和應(yīng)用場合不同,活性炭品種不下千種

  1.1 按原料來源分,可分為木質(zhì)活性炭(如椰殼活性炭

、杏殼活性炭
、木質(zhì)粉炭等)、 礦物質(zhì)原料活性炭(各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭)
、其它原料制成的活性炭(如廢橡膠
、廢塑料等制成的活性炭)。

  1.2 按制造方法分

,可分為化學(xué)法活性炭(化學(xué)炭)

  將含碳原料與某些化學(xué)藥品混合后進(jìn)行熱處理

,制取活性炭的方法叫化學(xué)法。用化學(xué)法生產(chǎn)的活性炭又稱為化學(xué)法活性炭或化學(xué)炭

  可以作為化學(xué)法的化學(xué)藥品又稱作活化劑

,活化劑有氯化鋅
、氯化鈣、碳酸鉀
、磷酸
、磷酸二氫鉀、硫化鉀
、硫酸
、氫氧化鉀、氫氧化鈉
、硼酸等
,總之許多酸、堿
、鹽都可以用作活化劑
,主要從活性炭的性能和經(jīng)濟(jì)性來考慮采用何種活化劑。

  一般說來

,化學(xué)炭的孔隙中次微孔
、中孔(即孔直徑或孔寬大于1.5納米的孔隙)較發(fā)達(dá),主要用于液相吸附精制和溶劑回收的氣相(蒸汽)吸附場合

  化學(xué)法制造活性炭由于加入了化學(xué)藥品在制造過程中應(yīng)當(dāng)極其重視環(huán)境保護(hù)以及產(chǎn)品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問題

  1.2.2 物理法活性炭

  以炭為原料用水蒸汽、二氧化碳

、空氣(主要是氧)或它們的混合物(煙道氣)為活化介質(zhì)
,在高溫下(600~1000℃)進(jìn)行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制造的活性炭叫物理法活性炭
,也稱作物理炭
。一般說來物理炭的微孔(孔直徑或孔寬小于1.5納米的孔隙)發(fā)達(dá),主要用于氣相吸附場合或小分子液相吸附場合

  1.2.3 化學(xué)--物理法或物理--化學(xué)法活性炭

  在了解化學(xué)炭和物理炭的同時

,還應(yīng)當(dāng)提及化學(xué)--物理法或物理--化學(xué)法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學(xué)法與物理法的組合可以對活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控
,從而制取許多性能不同的活性炭
。這種化學(xué)--物理法或物理--化學(xué)法是許多年來及今后相當(dāng)長時期內(nèi)世界各國活性炭工作者非常關(guān)注的活性炭制取方法。

  1.3 按外觀形狀分

  1.3.1 粉狀活性炭

  一般將90%以上通過80目標(biāo)準(zhǔn)篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭

。粉狀炭在使用時有吸附速度較快
,吸附能力使用充分等優(yōu)點,但需專有的分離方法
。隨著分離技術(shù)的進(jìn)步和某些應(yīng)用要求的出現(xiàn)
,粉狀炭的粒度有越來越細(xì)化的傾向,有的場合已達(dá)到微米甚至納米級。

  1.3.2 顆?div id="4qifd00" class="flower right">

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  通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆?div id="4qifd00" class="flower right">

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  顆料活性炭又分為下列幾種

  1.3.2.1 不定型顆料活性炭

  不定型顆料活性炭一般由顆料狀原料經(jīng)炭化

、活化,然后破碎篩分至需要粒度制成
,也可以用粉狀活性炭加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑經(jīng)適當(dāng)加工而成

  1.3.2.2 園柱形活性炭

  園柱形活性炭又稱柱狀炭,一般由粉狀原料和粘結(jié)劑經(jīng)混捏

、擠壓成型再經(jīng)炭化
、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑擠壓成型
。柱狀炭又有實心和中空之分
,中空柱狀炭是柱狀炭內(nèi)有人造的一個或若干個有規(guī)則的小孔。

  1.3.2.3 球形活性炭

  球形活性炭故名思義是園球形的活性炭

,它的制取方法與柱狀炭類似
,但有成球過程。也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒
、氧化
、炭化、活化制成
,還可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑成球加工而成
。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。

  1.3.3 其它形狀的活性炭

  除了粉狀活性炭和顆?div id="4qifd00" class="flower right">

;钚蕴績纱箢愅?div id="jfovm50" class="index-wrap">,還有其他形狀的,如活性炭纖維
、活性炭纖維毯
、活性炭布、蜂窩狀活性炭
、活性炭板等等。

  1.4 按應(yīng)用場合分

  前已述及活性炭廣泛應(yīng)用于幾乎所有國民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活

,正因為如此
,按活性炭應(yīng)用場合進(jìn)行分類是很困難的,問題在于同一種活性炭可以應(yīng)用于多種場合
,而某種場合又可以用多種活性炭達(dá)到相同的目的
。人們往往是由應(yīng)用來獲得對活性炭的認(rèn)識的,所以往往在活性炭詞語前冠似×××活性炭也作為的定俗成的活性炭的模糊分類方法。如糖用活性炭
、針劑活性炭
、味精活性炭、凈水活性炭等等

  活性炭由于具有吸附

、催化和一定的化學(xué)反應(yīng)性能,同時又具有物理
、化學(xué)的相對穩(wěn)定性
。廣泛應(yīng)用于幾乎所有國民經(jīng)濟(jì)部門和人們的目常生活。

  3.1 活性炭在氣(汽)相吸附中的應(yīng)用

  活性炭在氣(汽)相吸附中的大規(guī)模應(yīng)用是從第一次世界大戰(zhàn)中的毒氣防護(hù)開始的

。此后
,逐漸向其他領(lǐng)域擴(kuò)展,歸納起來其主要應(yīng)用如下

  3.1.1 有毒或有害氣體的防護(hù)

  防毒面具

、口罩和防護(hù)服是活性炭應(yīng)用的典型代表。

  3.1.2 氣(汽)體的凈化

、精制和分離

  空氣凈化

、空氣的氮、氧吸附分離和純化;工業(yè)氫的度壓吸附分離和提純;溶劑回收;煙氣中去除二氧化硫和氮氧化合物;空調(diào);航天和深海潛艇的工作環(huán)境的氣體凈化等部離不開活性炭

  3.2 活性炭在液相吸附中的應(yīng)用

  活性炭最早的應(yīng)用是從歐洲人精制糖液開始的?div id="4qifd00" class="flower right">

,F(xiàn)在活性炭在液相吸附中的應(yīng)用乙遍及許多工業(yè)部門和人們的日常生活。

  3.2.1 食品工業(yè)中的應(yīng)用

  所有甜味劑

、調(diào)味品
、食用油脂、飲料都使用活性炭進(jìn)行脫色精制
。到目前為止
,這方面的應(yīng)用仍然是活性炭最廣闊的市場之一,特別是正在實現(xiàn)工業(yè)化的我國和許多發(fā)展中國家

  3.2.2 制藥工業(yè)中的應(yīng)用

  所有人工合面和生物制藥的原料藥

,尤其是西藥都采用活性炭進(jìn)行脫色精制?div id="jfovm50" class="index-wrap">;钚蕴课降闹饕饔檬侨コs質(zhì)
、提高純度和去除致熱源。這是活性炭又一廣大市場之一

  3.2.3 活性炭在化學(xué)工業(yè)和其他工業(yè)中的應(yīng)用

  活性炭在石化工業(yè)中的油品精制

、脫硫、脫臭
、催化劑載體;無機(jī)化工中的含用和醫(yī)藥級制品的精制提純;治金工業(yè)中特別是濕法冶金中的金
、鉑等貴金屬的提取以及染織工業(yè)中的染料、媒染劑等都逐漸使用活性炭,是近幾十年來活性炭新開發(fā)的市場

  3.3 活性炭在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

  活性炭的應(yīng)用中

,從上世紀(jì)六、七十年代起環(huán)境保護(hù)逐漸成為活性炭最大的消費(fèi)領(lǐng)域
,包括氣
、液相吸附的環(huán)保用活性炭往往占發(fā)達(dá)國家總用量的60%以上。環(huán)保中的氣相處理是各種工業(yè)生活廢氣的凈化和回收有用溶劑
。環(huán)保中的液相汲附處理中主要用于人們生活的上
、下水和工業(yè)廢水的處理上。發(fā)達(dá)國家的人們的飲用水
、城市生活廢水
、工業(yè)廢水基本上都采用包括活性炭處理在內(nèi)的三級凈化,發(fā)達(dá)國家用于水處理的活性炭約占其總用量的40~50%
。我國開始重視環(huán)境問題
,預(yù)期不遠(yuǎn)將來,活性炭在我國水處理中將獲得躍式的發(fā)展

  3.4 活性炭在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展

  近二十年來高新技術(shù)已成國世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的競技物

。科技的迅速發(fā)展促進(jìn)了活性炭的發(fā)高比表面
、高孔容
、高吸附容量的高性能活性炭、超細(xì)活性炭
、活性炭各種各樣的制品不斷涌現(xiàn)
。而這些活性炭新品系在高新電子電極、新型催化劑截體
、電能和高能量密度物質(zhì)(如壓縮或液化氫氣
、天然氣等)和貯存。電動汽車
、功能性綠色環(huán)保等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用都屢見有關(guān)文獻(xiàn)
,不少已投放市場。我國的活性炭工作者也在不懈努力
,有些方面已取得突破
,可以預(yù)期在新世紀(jì)里我國活性炭在高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒄加幸幌亍?/span>

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