行业新闻 您当前的位置:首页>>行业新闻 >> 活性炭是什么基础了解
活性炭是什么基础了解

来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2018-09-13

  活性炭基础知识

  您是第一次接触活性炭行业,请仔细阅读下面的内容您会发现这对了解活性炭的基础知识非常有帮助。

  1、什么是活性炭

  2、活性炭的关键性质

  3、吸附

  4、活性炭的种类

  5、制造活性炭

  6、选择活性炭


  什么是活性炭?

  活性炭是碳质的,高度多孔的吸附介质,具有主要由碳原子组成的复杂结构。活性炭中的孔隙结构是在碳原子无序层的刚性骨架内形成的通道,通过化学键连接在一起,不均匀地堆叠,在碳层之间形成高度多孔的角落,缝隙,裂缝和裂缝结构。

  活性炭由椰壳,泥炭,硬木和软木,褐煤,烟煤,果壳和各种含碳特种材料制成。化学活化或高温蒸汽活化机制用于从这些原料生产活性炭。

  活性炭的晶格结构中的固有孔结构允许通过称为吸附的机制从气态和液态介质中除去杂质。这是活性炭性能的关键。


  吸附

  吸附是原子,离子和分子(吸附物)从气态,液态或溶液介质附着或粘附到吸附剂-活性炭的表面上。活性炭的孔隙率提供了可以发生这种吸附的巨大表面积。吸附发生在比吸附分子略大的孔隙中,这就是为什么将试图吸附的分子与活性炭的孔径相匹配非常重要。然后这些分子被范德华力或其他吸引键吸附在活性炭的内部孔结构内,并积聚在固体表面上。

  通常,1m 3的具有0.3m 3内部孔的活性炭可以吸附30m 3或更多的气体,即使在载体中以低浓度存在也是如此。


  两种吸附方式

  物理吸附-在此过程中,吸附物通过称为范德华力或伦敦分散力的弱吸引力保持在孔壁的表面上。

  化学吸附-这涉及相对强的吸引力,吸附物与活性炭孔壁上的化学络合物之间的实际化学键。


  活性炭的关键性质

  表面积-通常,内表面积越大,碳的有效性越高。活性炭的表面积是活性炭的根本,数值能达到500至2500平方米/克甚至更高,约一勺活性炭的比表面积等同于一个足球场的表面积。

  在活化过程中,活性炭产生了这个巨大的表面区域。最常见的活化过程是蒸汽活化,在大约1000℃时,使用高温蒸汽选择性地烧入碳化原料中,从而在碳基质内产生大量的孔。在化学活化中,磷酸用于在较低温度下构建这种多孔体系。

  总孔隙体积-指活性炭颗粒内的所有孔隙空间。它以毫升/克(ml / g)表示,体积相对于重量。通常,孔体积越大,效果越高。但是,如果要吸附的分子的大小与孔径不匹配,则不会使用一些孔体积。总孔容(TPV)因原料来源和活化方法的类型而不同。

  孔径半径-通常以纳米为单位测量的平均(平均)孔半径因活性炭类型而异。

  孔隙体积分布-每种类型的碳都有自己独特的孔径分布。它们被称为微孔(小),中孔(中)和大孔(大)。用于吸附许多类型的气体分子的碳是微孔的。用于脱色的最佳碳具有较高的中孔分布。

  微孔<1nm

  中孔=1-25nm

  大孔> 25nm

  nm=纳米


  不同类型的活性炭

  活性炭主要有三种形式或形状:粉末,颗粒和模具压出(蜂窝、柱状)。每种形式都有多种尺寸可供选择。根据应用和要求,建议使用特定的形式和尺寸。


  颗粒活性炭

  颗粒活性炭是通过研磨和筛分形成的不规则形状的颗粒。这些产品的尺寸范围为0.2mm至5mm。它们具有比粉末状活性炭更坚硬和更持久的优点,清洁处理,净化大量气体或质量稳定的液体,并且可以多次重新激活和重复使用。颗粒活性炭用于液体和气体应用以及固定和移动系统。

  在液体用途中,粒状活性炭被包装在液体流过的塔和塔中。颗粒活性炭用于单个产品需要大量精炼或连续生产的地方。在气相应用中,颗粒活性炭具有足够的流动和通过碳床的可接受的压降的优点。

  此外,颗粒状活性炭几乎总是被再生和再利用,再活化之间的时间变化很大,但平均为18个月。重新活化期间材料的损失范围为5%至15%。


  粉状活性炭

  粉末活性炭通常具有5至150的粒度分布,尽管可获得更粗和更细的等级。粉末状活性炭的优点是其较低的加工成本和操作灵活性。随着工艺条件的变化,粉末状活性炭的剂量可以容易地增加或减少。粉状活性炭主要用于液体吸附。将它们加入到待处理的液体中,与液体混合,并在吸附后通过沉降和过滤除去。粉末状活性炭通常以间歇方式使用,因为添加量可以容易地改变并且粉末可以容易地除去。由于与回收碳有关的问题,但是焚烧或放置在垃圾填埋场中,粉状活性炭不能再活化。


  模具挤压碳

  这些是圆柱形颗粒活性炭,直径范围为1mm至5mm。挤压工艺与所用原材料一起确保最终产品坚硬并适用于重载应用。挤出的颗粒形式产生低的系统压降,这是气相用途中的重要考虑因素。


  制造活性炭

  使用两种方法活化含碳材料

  蒸汽活化  化学活化


  蒸汽活化

  蒸汽活化是最广泛使用的方法,因为它通常用于活化椰壳和煤基碳。蒸汽活化的碳以两步法生产。首先,以块状,预定尺寸的材料,团块或挤出物的形式的原料通过在惰性气氛如烟道气中加热而碳化,从而发生碳的脱水和脱挥发分。对于该阶段,温度通常不超过700℃。碳化将源材料的挥发物含量降低至20%以下。产生焦炭,其具有小的或太受限制的孔,不能用作吸附剂。

  第二阶段是活化阶段,其扩大孔结构,增加内表面积并使其更容易接近。碳化产物用蒸汽在90℃至110℃的温度下活化。碳和蒸汽之间的化学反应发生在碳的内表面,从孔壁除去碳,从而扩大孔。蒸汽活化过程允许容易地改变孔径并且可以产生碳以适应特定的最终起诉。例如,对于从溶液中吸附小分子,必须更多地打开孔结构,如在水净化中,而不是在糖脱色中吸附大的颜色分子。

  蒸汽活化产生1mm至3mm的活性炭,将其粉碎并筛分以除去细粒和灰尘,以满足粒状活性炭的规格。为了生产粉末状活性炭,使用温和的粉碎作用进一步研磨碳片。


  化学活化

  化学活化通常用于从锯末,木材或泥炭中生产活性炭。化学活化包括将原料与活化剂(通常为磷酸)混合以使木材膨胀并打开纤维素结构。将原料浆料和磷酸浆料干燥,然后通常在回转窑中在40℃至500℃的较低温度下碳化。在碳化时,化学物质起到载体的作用,并且不允许产生的焦炭收缩。它使原料脱水,导致炭的炭化和摊销,形成多孔结构和扩展的表面积。

  通过改变原料与所用试剂的比例来控制活性。对于磷酸,该比例通常在1:0.5和1:4之间; 活性随着试剂浓度的增加而增加,并且还受到窑内温度和停留时间的影响。

  通过该方法生产的活性炭具有合适的孔分布,无需进一步处理即可用作吸附剂。这是因为所用的方法涉及“酸洗”,其在活化后用于蒸汽活化炭中的纯化步骤。然而,化学活化的碳具有比特别酸洗的蒸汽活性炭更低的纯度,因为它们含有少量残留的磷酸盐。

  该化学活化过程主要产生粉末状活性炭。如果需要粒状材料,则用活化剂浸渍粒状原料并使用相同的方法。然而,所生产的粒状活性炭具有低机械强度,并且不适用于许多气相用途。在一些情况下,化学活性炭用蒸汽进行第二次活化以赋予额外的物理性质。

  如何选择合适您的活性炭


  碳形状与系统设计

  对于一般吸附系统设计,包括浸出中的碳(CIL)和纸浆中的碳(CIP)系统,颗粒状碳,用于更细尺寸的柱系统和颗粒活性炭(1mm至4mm)用于固定或移动床过滤器。对于活性炭粉末,最合适的应用包括浮选系统和间歇工艺,其中在适当的接触时间后通过过滤除去用过的碳。


  粒径和吸附动力学

  较细的尺寸加速了吸附物向孔中的扩散速率,从而改善了动力学,但是粉末的润湿性/过滤,压降或颗粒筛选问题是限制因素。因此,粒度范围和分布选择是折衷的。

  然而,对于圆柱形颗粒,碳具有更好的床填充的优点,这消除了颗粒碳的一些不足,例如压降和筛选问题,但与不规则碳相比,较小的硬度和较高的成本可能是限制因素。


  孔隙尺寸分布和其他参数

  关于目标吸附物的分子大小范围,孔径分布要求发生变化。在金提取中,具有高微孔分布的碳将促进金氰化物配合物的有效和有效吸附。如果您的目标是去除大的有色分子和污染物质,那么具有更大分布的中孔和大孔的碳将是合适的。

  所需的吸附容量和活性炭的纯度取决于最终应用。碳的硬度也需要在比较研究的早期提出。这种方法已经为消费者带来了好处,延长了使用寿命,提高了过滤效率,减少了再生周期,通过减小过滤器尺寸和重新激活设备的可变性来节省硬件成本。


  样品使用测试

  在做出购买决定之前,必须先咨询专业人员了解活性炭的详细参数,再使用样品进行实际的工厂试验或测试,以了解工业过程的所有参数。


  其他对活性炭性质的影响

  除了孔的物理性质外,表面氧基团和表面的非极性性质经常影响活性炭的吸附动力学和容量。除了提高所选应用的吸附效率之外,还进行某些表面改性,表面工程和浸渍。

扫描二维码关注韩研活性炭微信号(或搜索hanyanhuanbao),免费领取¥100,限100名,回复“优惠券”查看活动详情!

温馨提示:任何网站、媒体转载本站原创文章则一定要写明文章出处为:韩研活性炭网(www.hanyantanye.com),违者追究其法律责任。最终解释权归广东韩研活性炭网所有,如有疑问请与我站编辑部的联系,电话:020-39972520。

主营:活性炭;椰壳活性炭;煤质活性炭;木质活性炭;果壳活性炭;蜂窝活性炭;活性炭纤维;净水活性炭;水处理材料;空气净化材料.

活性炭精品推荐

活性炭精品推荐

FAQ热门推荐