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宁夏活性炭的物理与化学活化法比较分析-北京市瑞兹净化材料有限公司

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    宁夏活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和优良吸附性能的炭材料,在各行各业具有广泛而重要的用途。随着国民经济的发展,许多领域对宁夏活性炭的性能提出了更高的要求,从而进一步促进了宁夏活性炭在原料、生产工艺及性能等方面的发展。宁夏活性炭的制备是一个受多因素影响和制约的复杂工艺过程,其原料及活化处理工艺的不同均会对宁夏活性炭的性能产生显著影响。

    制备性能优良的宁夏活性炭的原料非常丰富。一般来说,只要是富碳的物质均可作为制备宁夏活性炭的原料,主要可分为两大类:植物类和矿物类。植物类有:木材、椰壳、胡桃壳、杏核、橄榄核、稻壳等;矿物类有:无烟煤、沥青、石油焦等。此外,将合成树脂、煤焦油、废旧轮胎、牲畜粪肥、米糠等进行适当处理也可生产出具有一定吸附能力的宁夏活性炭。

    宁夏活性炭制备通常需要经过炭化和活化两个阶段,其中活化过程非常关键,目前报道的活化方法主要分两大类:物理活化和化学活化。

    物理活化法:

    物理活化法是将原材料经过炭化后再进行活化,在碳材料表面和内部形成发达的微孔结构。它一般分两步进行:首先对原料进行炭化处理,以除去其中的可挥发成分,使之生成富碳的固体热解物,然后用合适的氧化性气体(如:水蒸气、CO2、O2或空气)对热解物进行活化处理。活化可以使富碳的热解物开孔、扩孔和创造新孔,从而形成发达的孔隙结构。影响物理活化效果的因素主要包括:原材料性质、原料粒径、碳化和活化条件(活化温度、活化时间、活化剂种类、活化剂流量等)。物理活化法生产工艺简单,不存在设备腐蚀和环境污染等问题,制得的宁夏活性炭免清洗,可直接使用,用途广泛。如何加快反应速度、缩短反应时间、降低反应能耗是开发物理法活化工艺的关键。

    化学活化法:

    化学活化法是指将化学药品加入到原料中,然后在惰性气体的保护下加热,同时进行碳化和活化的方法。相对于物理活化法,它具有活化时间短、活化反应易控制、产物比表面积大等优点,成为现今高性能宁夏活性炭的主要生产方法。

    物理活化和化学活化都有各自的优势和不足,物理活化法所得产品的形状以颗粒状为主,其孔径分布以微孔居多,更适合于液相吸附和气相中分子量和分子直径较小的物质。且物理活化生产成本相对较低,对环境无污染。但因其依靠氧化碳原子形成孔隙结构,故宁夏活性炭的收率不高,且活化温度较高。化学活化法所得产品的形状以粉状为主,其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制,比较灵活,既可制造出以微孔为主的产品,也可制造出富含中孔(过渡孔)的产品,比较适合于吸附液相中分子量和分子直径较大的物质。但化学活化对设备腐蚀性大,污染环境,若清洗不彻底,会造成活化剂的残留。如何在保证宁夏活性炭产品性能的基础上,开发工艺简单、环境友好、节能、高效的活化新工艺,是宁夏活性炭行业提高产品质量、降低生产成本的重要发展方向。

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