活性炭性能作用工作原理,活性炭適用范圍,活性炭方法
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(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活。
一. 活性炭分類-由于原料來(lái)源、制造方法、外觀形狀和應(yīng)用場(chǎng)合不同,活性炭品種不下千種。
(1 )、按原料來(lái)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)。
(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(lái)考慮采用何種活化劑。
一般說(shuō)來(lái),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(chǎng)合。
化學(xué)法制造活性炭由于加入了化學(xué)藥品在制造過(guò)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(wèn)題。
二、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(shuō)來(lái)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(chǎng)合或小分子液相吸附場(chǎng)合。
(1)、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(shí),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(duì)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(lái)及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)世界各國(guó)活性炭工作者非常關(guān)注的活性炭制取方法。
三、按外觀形狀分
(1)、 粉狀活性炭
一般將90%以上通過(guò)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(shí)有吸附速度較快,吸附能力使用充分等優(yōu)點(diǎn),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(lái)越細(xì)化的傾向,有的場(chǎng)合已達(dá)到微米甚至納米級(jí)。
(2)、 顆粒活性炭
通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆粒活性炭。
顆料活性炭又分為下列幾種。
(3)、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。
(4)、 柱壯活性炭
園柱形活性炭又稱柱狀活性炭,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(shí)心和中空之分,中空柱狀炭是柱狀炭?jī)?nèi)有人造的一個(gè)或若干個(gè)有規(guī)則的小孔。
(5)、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(guò)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(shí)心和空心球形活性炭之分。
(6)、其它形狀的活性炭
除了粉狀活性炭和顆粒活性炭?jī)纱箢愅猓有其他形狀的,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。
四、 按應(yīng)適用范圍;
前已述及活性炭廣泛應(yīng)用于幾乎所有國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們的日常生活,正因?yàn)槿绱耍椿钚蕴繎?yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行分類是很困難的,問(wèn)題在于同一種活性炭可以應(yīng)用于多種場(chǎng)合,而某種場(chǎng)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(lái)獲得對(duì)活性炭的認(rèn)識(shí)的,所以往往在活性炭詞語(yǔ)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(shí)又具有物理、化學(xué)的相對(duì)穩(wěn)定性。廣泛應(yīng)用于幾乎所有國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們的目常生活。
(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(kāi)始的。此后,逐漸向其他領(lǐng)域擴(kuò)展,歸納起來(lái)其主要應(yīng)用如下。
(2)、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)、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(kāi)活性炭。
(4)、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(kāi)始的。現(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。
(5)、 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(chǎng)之一,特別是正在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的我國(guó)和許多發(fā)展中國(guó)家。
(6)、 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。活性炭吸附的主要作用是去除雜質(zhì)、提高純度和去除致熱源。這是活性炭又一廣大市場(chǎng)之一。
(7)、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(wú)機(jī)化工中的含用和醫(yī)藥級(jí)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(lái)活性炭新開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)。
(8)、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(guó)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(guó)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(jí)凈化,發(fā)達(dá)國(guó)家用于水處理的活性炭約占其總用量的40~50%。我國(guó)開(kāi)始重視環(huán)境問(wèn)題,預(yù)期不遠(yuǎn)將來(lái),活性炭在我國(guó)水處理中將獲得躍式的發(fā)展。
(9)、 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(lái)高新技術(shù)已成國(guó)世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的競(jìng)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(dòng)汽車、功能性綠色環(huán)保等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用都屢見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn),不少已投放市場(chǎng)。我國(guó)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(guó)活性炭在高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒄加幸幌亍?/p>
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