顆粒活性炭製備的無粘結劑法
欄目:知識熱點 發布時間:2021-06-03

無需添加粘結劑製備顆粒活性炭可分為兩種:一是將一定形狀尺寸的天然木質原料直接進行炭活化,得到無定形顆粒狀活性炭;二是在無需添加粘結劑的條件下,化學藥劑活化法自成型製備顆粒活性炭。

豐富的成型天然木質植物原料,如椰殼、核桃殼、橄欖核等果殼果核類,可直接通過物理或化學活化法製備不定形顆粒活性炭。Poinern等以澳洲堅果殼為原料,先進行高溫炭化,再結合二氧化碳活化法製備顆粒活性炭,並探討了活化溫度對活性炭吸附金的影響。結果表明,高溫活化有利於提高顆粒活性炭的吸金容量。賀德留等發明了磷酸法生產木質無定形顆粒活性炭技術,通過對原料(主要是果殼、果核)的預粉碎、浸泡、浮分及低溫下幹燥炭化處理,活化後可得具有較高強度和吸附力的產品。結果表明,原料粒度為 20 ~ 40 目有利於活化劑的滲透,相比氯化鋅法,提高了無定形炭的強度,且碘值>950 mg/g,B 焦糖色>100%,相比物理法其生產成本降低了 40%。

化學活化法自成型製備顆粒活性炭,是在碳質原料中加入一定數量的化學藥品,進行充分捏合塑化產生焦油等膠黏和增塑性物質,無需另加粘結劑即可成型,經加熱炭活化一步完成的製備方法 。製備顆粒活性炭使用的化學藥劑主要有 ZnCl2、H3PO4 、KOH、NaOH、H2SO4、CaCl2、K2CO3等。不同的化學活化劑,對原料的活化機理各不相同。

粘結劑法

添加粘結劑主要是為了解決原料自身無粘結性,成型困難,產品強度、表麵光滑度不理想等問題的成型活性炭的製備。粘結劑的種類和用量,很大程度上影響著活性炭的強度和吸附性能。加入粘結劑,往往使顆粒活性炭的部分孔隙堵塞,造成機械強度提高的同時其吸附性能降低。常用粘結劑有煤焦油、澱粉、木焦油、亞硫酸紙漿廢液、粘土、廢糖蜜、羧甲基纖維素、樹脂類等。

煤具有含碳量高、資源豐富、價格低廉等優點,廣泛用於顆粒活性炭的製備原料。當前,製造煤質顆粒活性炭所用的原料煤都是無粘結性和弱粘結性的煤,如無煙煤、弱粘煤、褐煤等,因此均需要在原料煤中添加一定數量的粘合劑,使之壓製成型。由於煤焦油的瀝青含量高,對煤粉的粘結能力強,因此,我國煤質活性炭工廠大多數采用煤焦油作為粘結劑。杜亞平等采用煤焦油作為石油基顆粒活性炭的粘結劑,與無煙煤混捏,經擠壓成型,活化製得機械強度較高、微孔發達的顆粒活性炭,可作為淨化空氣或水用吸附劑。

除了煤質原料,研究者對木質原料及其他原料製備顆粒活性炭也進行了大量研究。夏洪應等以煙杆廢棄物為原料,木焦油為複合粘合劑,分別采用水蒸氣和二氧化碳活化法製備顆粒活性炭。結果表明,900 ℃活化時,水蒸氣法顆粒活性炭呈微孔型,BET 比表麵積為 1037 m2/g,總孔容積為0.8152 mL/g;二氧化碳法活性炭炭也呈微孔型,比表麵積為 947.81 m2/g,總孔容為 0.48 mL/g,但得率高於水蒸氣法。


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