工业分析,对于活性炭及其原料炭化物中所含有的挥发分数量的测定,通常采用的方法是将试样放在铂金坩埚中,避免与空气接触,在900℃下加热7min,求出加热减量占原试样的百分比,并从该百分比中减去同时进行测定得到的水分值(干燥减量)以后,便得到试样的挥发分含量,灰分(强热残分)的测定方法是将干燥过的试样放在瓷坩埚中,并置于高温电炉内,将其温度调至800~900℃对样品进行灰化,残留物质的质量分数作为灰分,固定碳确定是以干燥试样作为,减去灰分与挥发分所得到的数值,
通常的活性炭由于是在温度为900℃以上制得的,所以挥发分很少。另一方面,炭化温度对原料炭化物的挥发具有很大影响。实验表明,挥发分的含量随着温度的上升而减少,炭化反应在500℃以下剧烈进行,在600~700℃基本结束。固定碳含量在炭化反应结束的700℃以上基本不会再增加,该变化基本上与挥发分相对应,
灰分随炭化得率的降低而增加。灰分是活性炭原料选择方面的一个重要物标。原料中的无机成分在炭化过程中几乎不减少而后残留于木炭中,原料中的灰分含量即使只有1%,活性炭的灰分含量也将达到10%。由于于灰分不具有吸附能力,因此该单位质量的活性炭吸附能力要比灰分含量为零的活性炭的附能力下降10%左右。所以在活性炭的选择过程中,尽可能选择灰分含数量
活性炭比表面积吸附现象发生在固体的表面,物体吸附能力的强弱很大程度上取决于比表面积的大小。有很多分析方法可以用来测定比表面积,其中常用的是BET法。此外还有流通法、液相吸附法、润湿热法。除此之外,通过置射线小角散射也能测定比表面积,但是BET法还是在测定活性炭比表面积方法中常用的。应用此法测定的活性炭的比表面积一般为1000m2/g。
活性炭的分类
根据制造方法、外观形状、用途功能以及孔经大小的不同,可以将活性炭分为不同种类。从形态来看,可以分为颗粒活性炭和粉状活性炭,而颗粒活性酸叉可分为无定形和定形两大类;依据原料的不同,可以将活性炭分为焦木质、石油、煤质和树脂活性炭;根据使用功能的不同又可以分为液体吸附、催化性能、气体吸附活性炭;从制造方法来划分,又分为物理法、化学法和物理化学生活性炭。
从外观形状上分类。
间歇法的平板炉和连续法的回转炉是生产氯化锌法粉状活性炭的主体设备、平板炉法具有设备简单、投资少、上马快等优点,是国内早期氯化锌法活性炭的主体设备。但此法存在手工操作多、劳动强度大、环境污染严重等问题,导致了此法目前已被淘汰。回转炉法具有生产能力大、机械化程度高、产品质量较稳定等优点,是目前国内外氯化锌法活性炭的主体设备,工艺难点在于尾气处理和氯化锌回收方面,国内尚未有成熟的工艺,日本已实现环保排放达标生产。
1.工艺流程
连续法生产粉状活性炭的工艺流程,一般由木屑筛选和干燥、氯化锌溶液配制、配料(或浸渍)、炭活化、回收、漂洗(包括酸处理和水洗)、脱水、干燥与磨粉等工序组成。另外附设的废气处理系统,以回收烟气中的氯化锌和盐酸,减少对环境的污染。常用的生产工艺流程见图2-6 和图2-7.
2工艺操作
(1)木屑的筛选与干燥为了产品的质量和工艺操作稳定,并降低超细颗粒在后续回收工段过滤流失导致的活化剂的浪费,用振动筛或滚筒筛对木屑进行初步筛选,选取0.425~3.35mm的木屑颗粒,除去杂物(如板皮、铁展、泥砂、石块等),以免造成堵塞,增加回收、漂洗工序中的负荷、影响产品质量。
筛选后的木屑含水率一般在45%~60%,此时水分过高会影响配料工序段化学活化剂的渗透,因此需要进一步干燥控制工艺需要的水分含量。北方由于气候干燥,雨水少,一些中小工厂常利用自然风干方法干燥木屑,木屑进行机械于燥时,一般在气流式干燥器中或回转干燥器中进行干燥。
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