第一節(jié) 顆?;钚蕴康暮喗?/span>
顆?;钚蕴糠譃槎ㄐ秃筒欢ㄐ皖w粒。主要以椰殼、果殼和煤質(zhì)為原料,經(jīng)系列生產(chǎn)工藝精加工而成。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、釀酒、廢氣處理、脫色、干燥劑、氣體凈化等領(lǐng)域。顆?;钚蕴窟x用優(yōu)質(zhì)無煙煤為原料,采用先進工藝精制加工而成,外觀呈黑色不定型顆粒;具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),良好的吸附性能,機械強度高,易反復(fù)再生,造價低等特點;用于有毒氣體的凈化,廢氣處理,工業(yè)和生活用水的凈化處理,溶劑回收等方面。(立項申請)
第二節(jié) 顆粒活性炭的制備方法
顆粒狀活性炭的制備方法主要分為兩大類:1)無需添加粘結(jié)劑直接進行炭活化;2)添加粘結(jié)劑使碳質(zhì)前驅(qū)體加工成型,再進行炭活化工序。
無粘結(jié)劑法
無需添加粘結(jié)劑制備顆粒活性炭可分為兩種:一是將一定形狀尺寸的天然木質(zhì)原料直接進行炭活化,得到無定形顆粒狀活性炭;二是在無需添加粘結(jié)劑的條件下,化學(xué)藥劑活化法自成型制備顆?;钚蕴?。
豐富的成型天然木質(zhì)植物原料,如椰殼、核桃殼、橄欖核等果殼果核類,可直接通過物理或化學(xué)活化法制備不定形顆粒活性炭。Poinern等以澳洲堅果殼為原料,先進行高溫炭化,再結(jié)合二氧化碳活化法制備顆?;钚蕴?,并探討了活化溫度對活性炭吸附金的影響。結(jié)果表明,高溫活化有利于提高顆粒活性炭的吸金容量。賀德留等發(fā)明了磷酸法生產(chǎn)木質(zhì)無定形顆?;钚蕴考夹g(shù),通過對原料(主要是果殼、果核)的預(yù)粉碎、浸泡、浮分及低溫下干燥炭化處理,活化后可得具有較高強度和吸附力的產(chǎn)品。結(jié)果表明,原料粒度為 20 ~ 40 目有利于活化劑的滲透,相比氯化鋅法,提高了無定形炭的強度,且碘值>950 mg/g,B 焦糖色>100%,相比物理法其生產(chǎn)成本降低了 40%。
化學(xué)活化法自成型制備顆?;钚蕴浚窃谔假|(zhì)原料中加入一定數(shù)量的化學(xué)藥品,進行充分捏合塑化產(chǎn)生焦油等膠黏和增塑性物質(zhì),無需另加粘結(jié)劑即可成型,經(jīng)加熱炭活化一步完成的制備方法 。目前,制備顆粒活性炭使用的化學(xué)藥劑主要有 ZnCl2、H3PO4、KOH、NaOH、H2SO4、CaCl2、K2CO3等。不同的化學(xué)活化劑,對原料的活化機理各不相同。
粘結(jié)劑法
添加粘結(jié)劑主要是為了解決原料自身無粘結(jié)性,成型困難,產(chǎn)品強度、表面光滑度不理想等問題的成型活性炭的制備。粘結(jié)劑的種類和用量,很大程度上影響著活性炭的強度和吸附性能。加入粘結(jié)劑,往往使顆?;钚蕴康牟糠挚紫抖氯?,造成機械強度提高的同時其吸附性能降低。常用粘結(jié)劑有煤焦油、淀粉、木焦油、亞硫酸紙漿廢液、粘土、廢糖蜜、羧甲基纖維素、樹脂類等。
煤具有含碳量高、資源豐富、價格低廉等優(yōu)點,廣泛用于顆?;钚蕴康闹苽湓稀.?dāng)前,制造煤質(zhì)顆?;钚蕴克玫脑厦憾际菬o粘結(jié)性和弱粘結(jié)性的煤,如無煙煤、弱粘煤、褐煤等,因此均需要在原料煤中添加一定數(shù)量的粘合劑,使之壓制成型。由于煤焦油的瀝青含量高,對煤粉的粘結(jié)能力強,因此,我國煤質(zhì)活性炭工廠大多數(shù)采用煤焦油作為粘結(jié)劑。杜亞平等采用煤焦油作為石油基顆?;钚蕴康恼辰Y(jié)劑,與無煙煤混捏,經(jīng)擠壓成型,活化制得機械強度較高、微孔發(fā)達(dá)的顆粒活性炭,可作為凈化空氣或水用吸附劑。
除了煤質(zhì)原料, 研究 者對木質(zhì)原料及其他原料制備顆?;钚蕴恳策M行了大量 研究 。夏洪應(yīng)等以煙桿廢棄物為原料,木焦油為復(fù)合粘合劑,分別采用水蒸氣和二氧化碳活化法制備顆?;钚蕴?。結(jié)果表明,900 ℃活化時,水蒸氣法顆?;钚蕴砍饰⒖仔?,BET 比表面積為 1037 m2/g,總孔容積為0.8152 mL/g;二氧化碳法活性炭炭也呈微孔型,比表面積為 947.81 m2/g,總孔容為 0.48 mL/g,但得率高于水蒸氣法。
第三節(jié) 顆粒活性炭 行業(yè) 的應(yīng)用范圍
顆?;钚蕴恳蚱渚薮蟮谋缺砻娣e和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu),以及機械強度高、耐酸耐堿、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢特征,而廣泛用于化工、食品、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域,特別是在環(huán)保問題上,活性炭作為氣、液相吸附劑治理空氣污染和水污染具有重要的 研究 意義。顆?;钚蕴课絼┦抢没钚蕴康奈锢砦?、化學(xué)吸附及氧化催化等性能去除水中和大氣中的污染物。
顆?;钚蕴孔鳛榍鍧嵞茉吹母咝絼?,已經(jīng)為天然氣、氫氣等潔凈能源的儲存運輸提供較大的經(jīng)濟效益。同時,顆粒活性炭還廣泛用于氣體精制:公共或居住場所難聞的異味,如餐廳食物的氣味、圖書館和辦公室的紙味及汗臭味等都是令人不愉快的,可用顆粒活性炭凈化室內(nèi)空氣;工業(yè)廠房,如食品加工、制造藥品或精密儀器室等空氣中含有煙霧、灰塵和刺激物成分,將影響工作人員健康或造成精密儀器氧化腐蝕,可采用顆粒活性炭進行凈化脫除雜質(zhì);煤酸廠、化工廠以及汽車尾氣排出的氣體中,含有各種各樣有機溶劑、無機及有機硫化物、烴類、有機汞化合物及其它有害成分,直接排放將嚴(yán)重污染大氣并影響人類身體健康,可用顆粒活性炭進行高效吸附回收再排放;在冷藏室和水果倉庫采用活性炭凈化空氣,實現(xiàn)循環(huán)通風(fēng)減少乙烯濃度,以延長水果的貯藏期;核電站排出氪、氙等放射性氣體,可致人體致癌和植物枯死等危害,必須用活性炭將它們吸附干凈再行排放;另外,顆?;钚蕴吭谲娛律现谱鞣蓝久婢吆凸I(yè)用呼吸器廣泛使用。
在液相吸附應(yīng)用上,顆粒活性炭廣泛使用于飲用水凈化、工業(yè)廢水處理、釀酒、脫色、脫味、除臭、干燥劑、溶劑回收等領(lǐng)域。對于日益嚴(yán)重的水污染,不僅破壞水中生態(tài)系統(tǒng),而且對于人類健康和社會經(jīng)濟具有重大威脅。顆粒活性炭具有較強吸附性能、容易再生和反復(fù)利用等優(yōu)勢,能去除水中產(chǎn)生臭味的物質(zhì)和有機物,如苯、酚、氯、農(nóng)藥、洗滌劑、三鹵甲烷等。此外,對銀、鎘、銅、汞、銻、砷、鉍、錫、鉛、鉻酸根等重金屬離子也可有效的去除。
顆粒活性炭還可作為催化劑及其載體,在催化方面和電化學(xué)方面得到廣泛應(yīng)用,如顆?;钚蕴看呋到獬粞?、作貴金屬催化劑的載體以及制作超級電容器等。
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