热再生法是应用**成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化3个阶段。在干燥阶段,去除活性炭上的水分等可挥发性成分。高温炭化阶段是使吸附在活性炭上的部分有机物汽化脱附,部分有机物发生分解,以小分子物质脱附出来,残余的成分留在活性炭孔隙内成为固定炭。活化阶段是通入CO2、CO或水蒸气等气体,清理活性炭内部结构的微孔,使其恢复吸附活性。再生工艺的**是活化阶段。 [10]热再生法的再生效率比较高,时间短,应用比较范围***,但再生过程中炭损失较大,可达5%~10%。同时再生后的炭机械强度有所下降,吸附效率也会有所降低,多次重复再生后丧失吸附性能。经过多年的发展,已经形成了规模。江苏国内活性炭
金属类催化剂在含碳原料表面可形成活性点,降低炭与水或CO2的反应活化能,从而降低活化温度,提高反应速率,形成发达的孔隙,同时,金属颗粒移动时也会产生孔道。催化剂在制备超级活性炭时可以降低活化温度,大幅提高反应的速率,还可使制得的活性炭孔径分布均匀。虽然催化活化法制备活性炭具有上述诸多优势,但反应速度过快可能会烧穿微孔壁面,从而破坏微孔结构。
应用简史(1)国外应用简史公元前约3750年,古埃及就有使用木炭的记载。 [4]1900年英国人***发明以金属氯化物炭化植物来制造活性炭的方法。 [4]1917年一战双方均已在防毒面具里使用活性炭。 [4]1927年美国芝加哥自来水厂发生了恶臭事故,此后活性炭被广泛应用于自来水除臭。 [4]1930 年***个使用粒状活性炭吸附池除臭的水厂建于美国费城 国产活性炭量大从优已经成功服务于上百家企业和经典的案例。
活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95%以上,在很大程度上决定了活性炭的吸附容量。中孔比表面积占活性炭比表面积的5%左右,是不能进入微孔的较大分子的吸附位,在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。大孔比表面积一般不超过0.5m2/g,**是吸附质分子到达微孔和中孔的通道,对吸附过程影响不大。 [5]表面化学性质活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能
孔隙结构发达、应用范围广,因此世界范围内的活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。炭活化过程中产生大量的余热,可满足原料烘干、余热锅炉制高温蒸汽、产品的洗涤烘干等所需热能。 [2]物理-化学活化法(1)物理-化学一体化制备技术物理-化学活化法顾名思义就是结合应用物理活化和化学活化的方法,即炭先经化学法处理,随后再进一步用物理法(水蒸气或 CO2)活化。国外研究人员通过H3PO4和CO2联合活化法制得了比表面积高达3700m2/g 的超级活性炭,具体步骤是在85℃下先用H3PO4浸泡木质原料,经450℃炭化4h后再用CO2活化。将物理法和化学法联合,利用物理法的炭化尾气为化学法生产供热,实现生产过程无燃煤消耗,同时得到物理法活性炭和化学法活性炭活性炭具有很好的生物降解性能。
原料及其消耗不一样竹炭活性炭的原料消耗一般比竹炭高3-5倍,比如6t毛竹可烧制1t竹炭,但3-5t竹炭才能加工1t竹制活性炭。当然活性炭的原料范围较广,如木屑、秸秆、煤渣、硬果壳等等,都可烧制。7、形状不一竹炭千姿百态,有筒炭、片炭、碎炭、颗粒炭、炭粉等等,使用范围很广,如筒炭可以做成各种工艺品,炭片可用于净水煮饭,等等;而竹炭活性炭一般只有粉末状(直径≤0.18mm)与颗粒状(直径≤8mm)两类,由于没有大块活性炭,所以其应用受到很大的局限。8、吸附对象有差别竹炭的孔隙以大孔为主,主要吸附一些大分子物质,包括许多的微生物。而竹炭活性炭有不同的孔结构,用处更加***。就分子直径很小的物质而言,活性炭的吸附性比竹炭要强好几倍。而且活性炭吸附的针对性很强,不同的孔径用于吸附不同的物质。活性炭的机械强度与制取活性炭的原料及炭化温度有关。浙江新款活性炭
此外也有报道称9%的碳酸钠溶液改性的活性炭对硫化氢具有特异吸附选择性。江苏国内活性炭
ZnCl2在活化过程中使木质纤维原料发生脱氢反应并进一步芳构化,从而形成初步孔结构,水洗脱除氯化锌后即形成孔隙结构。此外还有学者认为氯化锌在炭化时形成新生炭沉积的骨架,当其被洗去之后,炭的表面便暴露出来,构成了具有吸附力的活性炭内表面。 [2]氯化锌活化工艺流程与磷酸活化法工艺基本相似。氯化锌法活性炭由于其孔径分布相对集中、吸附力强等特点,一直受到国内外市场的青睐,需求量逐年增加。 [2](3)氢氧化钾活化法KOH活化法是20世纪70年代兴起的一种制备高比表面积活性炭的活化工艺,其活化过程是将原料炭与数倍炭质量的KOH或NaOH混合,在不超过500℃下脱水后于800 ℃左右煅烧若干时间,冷却后将产品洗涤至中性即可得到活性炭。反应机理是活化过程中被消耗的炭主要生成了碳酸钾,同时在800℃左右,被炭还原的金属钾(沸点762℃)析出,金属钾的蒸气不断进入碳原子所构成的层与层之间进行活化,这两个反应使产物具有很大的比表面积江苏国内活性炭
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