活性炭的“诞生”历程

来源:美源净水 时间:2016-06-28 点击次数:

1.物理活化法  将碳化材料在高温下,用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体与炭材料发生反应,使炭材料中无序炭部分氧化刻蚀成孔,从而在材料内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,故活化收率不高,且活化温度较高,需先炭化再活化。

2.化学活化法  化学活化石通过选择合适的活化剂,把活化 于原料很合后直接活化,一步便可制得活性炭。化学活化法按活化剂的不同分为ZnCl2法、KOH法和H3PO4法。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。而以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,如采用石油焦、煤沥青、核桃壳为原料,用NaOHKOH等碱金属或碱金属化合物作活化剂制得比表面积为3000~3600/g的活性炭。H3PO4法活化法所需的温度低,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,化学活化有以下优点: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。但化学活化对设备腐蚀性大,污染环境,由该方法制得的活性炭中残留化学药品活化剂,因此应用受到限制。

3.化学物理法  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送通道,这有利于气体活化剂进入孔隙内进行刻蚀。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,并且所制得活性炭既有高的比表面积又含有大量中孔,在活性炭材料表面获得特殊官能团。

在研究利用除尘灰制备活性炭巩义过程中,发现碳粉先经过常温铵盐浸渍预处理,可降低活性炭的灰分,提高活性炭的比表面积。将其用于了挥发性苯系物的吸附,呈现出良好的吸附性。

4.其他制备方法

1)催化活化法。金属及其化合物对炭的气化具备有催化作用,所用的金属主要有碱金属氧化物及盐类、碱土金属氧化物及盐类、过渡金属氧化物及稀土元素。采用催化活化的方法,可以提高活性炭的中孔溶积。

在聚呋喃甲醇中掺入FeNi微粒后,用二氧化碳活化,可以制成中孔发达的活性炭纤维。在我国,有人以金属有机化合物(二茂铁)为添加剂,加入到中温煤沥青中,利用乳化法制成含铁沥青微球,活化后可制得比表面积发达的沥青基球状活性炭。用催化活化制得的活性炭中,回踩刘部分金属元素,用于液相吸附、催化剂载体和医用材料时,会成为不良因素。

2)界面活化法。不同富碳基体间,存在较大的内应力,会使界面成为活化反应的中心。当富碳基体间的内应力大于界面结合强度时,界面会出现裂纹,这些乐文是活化分子易于通过,进而形成中孔。界面法活化曹勇添加剂,主要是炭黑复合物、制孔剂、有机聚合物。以一定量的炭黑或石墨粉与PAN混合、纺丝、氧化、水蒸气活化后,发现炭黑对中孔的生成有利。

3)铸型炭化法。将有机聚合物引入无机模板中很小空间(纳米级),并使之炭化,去除模板后即可得到与无机物模板空间结构相似的多孔炭材料。利用硅胶微粒作为模板,可制得比表面积为1100~2000/g,孔径为1~10nm,并集中在2nm的站控及分布的活性炭。铸型谈话的优点是:可以通过改变模板的的方法,控制活性炭孔径的分布,但该方法制备工艺复杂,需用酸去除模板,而这使成本提高。

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