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活性炭
浏览: 发布日期:2018-06-06

   活性炭,是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳,也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外,还包含两类掺和物:一类是化学结合的元素,主要是氧和氢,这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中,或者在活化过程中,外来的非碳元素与活性炭表面化学结合;另一类掺和物是灰分,它是活性炭的无机部分,灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有较强的吸附性,广泛应用于生产、生活中。
 
成分与制作
 
活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳,具有很大的比表面积,对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭(Activated Carbon , A C )和活性炭纤维(Activated Carbon Fibers, ACF )等。活性炭材料作为一种性能***良的吸附剂,主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定,机械强度高,耐酸、耐碱、耐热,不溶于水与有机溶剂,可以再生使用,已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域 。目前,改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域,在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。[1] 
活性炭80%-90%以上由碳元素组成,这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。除了碳元素外,还包含有两类掺和物:一类是化学结合的元素,主要是氧和氢,这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中,或者在活化过程中,外来的非碳元素与活性炭表面化学结合,如用水蒸气活化时,活性炭表面被氧化或水蒸气氧化;另一类掺和物是灰分,它是活性炭的无机部分。
活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料,如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中,在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成, 而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的,活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用,这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭为主的物质作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔,具有巨大无比的表面积,能有效地去除色度、臭味,可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物,包含某些有毒的重金属。
 
分类简介
按原料来源分
1. 木质活性炭
2. 兽骨 / 血活性炭
3. 矿物质原料活性炭
4. 其它原料的活性炭
5. 再生活性炭
按制造方法分
1. 化学法活 性炭(化学炭)
2. 物理法活 性炭(物理炭)
3. 化学–物理法或物理–化学法活性炭
按外观形状分
1. 粉状活性炭
2. 颗粒活性炭
颗粒活性炭常常应用于吸附分子,颗粒活性炭吸附性决定应用性,而吸附性和各种炭型的孔大小分布相关。以水蒸气活化的泥煤基、 褐煤基和椰壳基粉状活性炭为例:泥煤基活性炭具有微孔和中孔,颗粒活性炭可供多种应用;褐煤基炭具中孔较多,颗粒活性炭而且还有较大的中孔,提供***良的可入性;椰壳基颗粒活性炭中主要是微孔,仅适用于低分子的去除。
利用化学品活化的颗粒活性炭是非常多孔的,多在微孔和中孔范围,但是,比较水蒸气活化的活性炭、化学品活化的活性炭的孔表面是较少疏水性和较多负电荷。以挤压型和破碎型粒状活性炭为例:泥煤基挤压型活性炭能制成各种不同孔大小分布的品种。颗粒活性炭微孔为主的品种主要用于气相应用的黄金回收。既有微孔又有中孔的品种大都用于液相应用,如水纯化中吸附小分子和大分子的杂质。
破碎型煤基颗粒活性炭兼有微孔和中孔,可供多种目的的应用。褐煤基或椰壳基的粒状活性炭与粉状炭一样具有相同的微孔和中孔结构。活性炭的技术指标非常重要:活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、活性炭化学性能指标、颗粒活性炭吸附性能指标。三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的作用。活性炭主要物理性能指标有:形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。
颗粒活性炭主要化学性能指标有:PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸盐、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金属含量、磷酸盐等。活性炭主要吸附性能指标有:亚甲蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、水容量、 氯乙烷蒸汽防护时间、ABS值等。
3. 不定型颗料活性炭
4. 圆柱形活性炭
5. 球形活性炭
6. 其它形状的活性炭
按孔径分
大孔 孔径>500A°
过渡孔 孔径20 ~500A°
微孔 孔径 < 20A°活性炭的表面积主要是由微孔提供的
按材质分
1、木质活性炭
以木屑、木炭等制成的活性炭。以***质木材为原料,外形为粉末状,经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭,具有比表面积大,活性高,微孔发达, 脱色力强,孔隙结构较大等特点,孔隙结构大,能有效吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。
2、果壳活性炭
以椰子壳、核桃壳、杏核壳等制成的活性炭。
果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料,经炭化、活化、精制加工而成。具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙节构发达、吸附性能强等特点。并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业,对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。
果壳活性炭被广泛应用于饮用水、工业用水和废水的深度净化生活、工业水质净化及气相吸附,如电厂、石化、炼油厂、食品饮料、制糖制酒、医药、电子、养鱼、海运等行业水质净化处理,能有效吸附水中的游离氯、酚、硫和其它有机污染物,特别是致突变物(THM)的前驱物质,达到净化除杂去异味。还可用于工业尾气净化、气体脱硫 、石油催化重整,气体 分离、变压吸附、空气干燥、食品保鲜、防毒面具、解媒载体,工业溶剂过滤、脱色、提纯等。各种气体的分离、提纯、净化;有机溶剂回收;制糖、味精、医药、酒类、饮料的脱色、除臭、精制;贵重金属提炼;化学工业中的催化剂及催化剂载体。产品更具脱色、提纯、除杂、除臭、去异味、载体、净化、回收等功能。
椰壳活性炭以海南、东南亚等地的***质椰子壳为原料,原料经过筛选、水蒸气碳化后精制处理,然后再经除杂、活化筛分等系列工艺制作而成。椰壳活性炭为黑色颗粒状,具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用。广泛应用于冶金化工、石油电力、食品饮料、饮用水、纯净水、工业用水的深度净化以及贵重金属的提炼,具有脱色除臭、吸附除浊之功效,和沸石、分子筛配用效果更佳,深受用户欢迎。
椰维炭是以椰壳为原料,经高温活化、碳化处理,同时负载光触媒、碳纤维而成的一种新型活性炭。其对有机气体吸附能力比普通活性炭高5倍至以上,吸附速率更快椰维炭具有发达的比表面积,丰富的微孔径。比表面积可达1000-1600m2/g,微孔体积90%左右,其微孔孔径为10A-40A。具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等***点[2]  。
3、煤质活性炭
以褐煤、泥煤、烟煤、无烟煤等制成的活性炭,外形分别为柱状、颗粒、粉末、蜂窝状、球形等形状,具有强度高,吸附速度快,吸附容量高,比表面积较大,孔隙结构发达,物理化学特性好,孔隙根据需求大小可控等特点。
主要用于高端空气净化、废气净化、高纯水处理、废水处理、污水处理、水族、脱硫、水处理活性炭脱硝并可有效去除气体与液体中的杂质和污染物以及各种气体分离和提纯,还可广泛用于各种低沸点物质的吸附回收,脱臭除油等。
4、石油类活性炭:例如以沥青等为原料制成的沥青基球状活性炭。
5、再生炭:以用过的废炭为原料,进行再活化处理的再生活性炭。
6、矿物质原料活性炭
例如纳米活矿石,以矿石为主要成分的活性炭。
以矿产地区为主要衍生地,其主要成分是活矿石成分。原料经过筛选,加入海泡石、凹凸棒土等精制而成,大大提升其吸附性能。以纳米活矿石性能******。
柱状炭
  
采用***质木屑、椰壳等为原料,经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。
独创性:采用非粘结成型活性炭***有技术。改变传统用煤焦油、淀粉等传统粘结剂成型的办法。不含粘结剂成份,完全靠炭分子之间的亲和力和原料本身的特殊性质。科学配方,制作而成,有效避免炭孔堵塞,充分发挥丰富发达炭孔的吸附功能。
先进性:由于采用***质木屑、椰壳为原料,制成的柱状活性炭灰份低、杂质少、气相吸附值、CTC占绝对*** 势。产品孔径分布合理,达到***大吸附与脱附,从而大大提高产品的使用寿命(平均2-3年),是普通煤质炭的1.4倍。有柱状和球形颗粒等规格。
适用性:①气相吸附; ②有机溶剂回收(苯系气体甲苯、二甲苯、醋酸纤维行业中的丙酮回收) ;③杂质和有害气体去除,废气回收; ④炼油厂、加油站、油库过量汽油回收。
煤质柱状炭
煤质柱状活性炭选用***质无烟煤为原料,采用先进工艺精制加工而成,外观呈黑色圆柱状颗粒;具有合理的孔隙结构,良好的吸附性能,机械强度高,易反复再生,灰度低等特点;用于有毒气体的净化,废气处理,工业和生活用水的净化处理,溶剂回收等方面。
煤质柱状活性炭用于有毒气体的净化,并且广泛应用于工农业生产的各个方面,如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料)、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理;电力行业的电厂水质处理及保护 ;化工行业的化工催 化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制;食品行业的饮料、酒厂、味精母液及食品的脱色;黄金行业的黄金提取、尾液回收;环保行业的污水处理及有害气体的治理、净化;以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。
 

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