后处理是活性炭生产中产品的精制和均质过程,通常包括酸洗和干燥这两个过程。目的是为了除去活性炭产品中的灰分、铁及重金属含量。一般气体活注制备的气相吸附用活性炭和废水处理用活性炭可不需进行后处理,但生产对杂质含量要求高的产品则需要进行此过程。
酸洗一般用盐酸,加入量一般是炭质量的10%~30%,在加入至沸腾且充分搅拌的条件下进行。待样品杂质含量达到质量要求后再进行多次充分水洗以除去盐酸。为保护环境,酸洗中排出的酸雾和酸性废水均需进行中和处理方可排放。
干燥的目的是控制产品的含水量。干燥设备主要有烘房式干燥器、回转干餐炉等。在干燥过程中,尤其是粉炭的干燥过程应重视粉尘的收集,这样既可降低产品损失又可消除粉尘污染。
通过控制温度来控制活性炭产品的孔隙分布,从而制备具有不同用途的活性炭产品。一般而言,水蒸气活化法的活化温度控制在800~950℃.烟道气活化的温度控制在900~950℃,空气活化的温度控制在600℃左右。此外,对于不同的原料,活化温度的影响也有区别。例如有研究发现,以泥发为原料生产活性炭时,较高的活化温度(1040℃)反而有利于提高微孔含量,低温却有利于中大孔的形成[28]。因此在生产过程中,应根据原料、所制备活性炭的用途以及所采用的活化剂来确定活化温度。
.活化时间
在活化条件下,气体活化按照造孔一扩孔步骤进行,即先开始在炭化料肉部形成大量的微孔,相邻碳微晶之间原本闭塞的微孔也被打开,从而使活性发比表面积增大,吸附能力增强,而随着反应的进一步进行,碳微晶层面上的碳开始被消耗,使微孔变大、塌陷,直到相邻微孔之间的孔壁被完全烧蚀形成中大孔结构,导致活性炭比表面积降低。由于反应速率随温度变化而变化,不同原料的活化难易程度也不一样,因此若活化温度较低或者原料活化反应性较差时,活化时间应适当延长,反之亦然。
例如以煤为原料,水蒸气为活化气体,活化温度为900℃,水蒸气流量为
1.2kg/(kg.h),实验结果表明活化时间在2~5h范围内所得到的活性炭碘吸
活性炭制备技术
烧结封团、导致活性炭的各种性能开始下降、活化时间选择在1b较好。 Ahoed 等通过氯化锌活化枣核制备了活性炭、结果表明、当活化时间由6h增加至3.5h时,得丰由43%降低至29%,在初的1.25h内降低得快、并在此时达到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h内是有利于中孔增加的、随着活化时间的增加、中孔开始塌陷变为大孔,
活性炭的应用领域十分广泛、在应用过程中发挥作用的主要是孔结构和表而官能团、所以根据市场的需求有很多科研人员开始关注组合活化法,包括物理化学法、化学 化学法、微波-化学法等。
一、物理-化学活化法
物理化学活化法是结合物理法(CO:、水蒸气法等)与化学法(磷酸、氯化锌、氢氧化钾法等)制备活性炭的一种方法、此类活性炭具有特孔结构和表面官能团。Dolas等?)采用开心果壳与氯化锌前期浸清后,通过后续的高温CO=活化法制备了BET比表面积为3256m²/g、孔容积为1.36cm'/g的活性炭,而采用氯化钠溶液浸清的开心果壳采用高温CO:活化制备了 BET比表面积为3895m/g、孔容积为1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕榈壳为原料,先采用少量氯化锌或磷酸法活化制备具备初期窄微孔的活性炭、然后采用高温CO:活化制备了甲烷吸附用活性炭,此方法可以使得活性炭的孔结构均匀化分布、有利于甲烷的存储。
二、化学-化学活化法
化学-化学法是指结合两种不同的化学活化剂进行活化制备活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木为原料,先使用磷酸或氯化锌活化制备早期活性炭、然后采用氢氧化钾法进行二次化学活化、制备了具有较高微孔含量(98%)的 CO;存储用活性炭。
三、微波-化学活化法
微波-化学法是指以微波加热的方式来提供化学法(磷酸、氧化锌、氯氧化钾等)活化所需热量来制备活性炭的方法,微波加热相比传统加热方式的优点是可以大幅度缩短活化时间,可以控制在10min左右,Lu等“)以竹子为原料,采用微波加热磷酸活化法制备了比表面积为1432m/g、孔容积为
0.696cm'/g的活性炭产品、得率可达47.8%,Hesas等通过微波氧化锌