?柱狀活性炭是以煤、木屑、果殼等含碳原料,經粉碎、混捏、成型、炭化及活化等工藝制成的圓柱形顆粒狀吸附材料。那么,下面小編講一下關于
柱狀活性炭加工的工藝流程:
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1. 原料預處理
原料選擇:
煤質活性炭:無煙煤、褐煤(成本低,適合工業廢水處理)。
木質活性炭:木屑、椰殼(雜質少,適合食品、醫藥領域)。
粉碎與篩分:
原料粉碎至 80-200 目(粒徑 0.074-0.18mm),確保后續混捏均勻。
示例:椰殼需先破碎成顆粒,再經磨粉機加工為細粉。
2. 混捏與成型
粘結劑添加:
常用粘結劑:煤焦油、淀粉、木質素磺酸鈣、聚乙烯醇(PVA)等,用量占原料的 10%-30%。
作用:增強原料可塑性,成型后提供初期機械強度。
擠壓成型:
通過螺桿擠出機或柱塞式成型機,將混合料擠壓成直徑 1.5-8mm 的柱狀體(長度 5-50mm 可調)。
關鍵參數:擠出壓力 5-20MPa,成型溫度 50-150℃,影響柱狀體密度與孔隙雛形。
3. 炭化(熱解)
工藝條件:
溫度:300-800℃,在惰性氣氛(如氮氣)或缺氧環境中進行。
作用:
揮發分(水分、有機物)分解逸出,形成初步孔隙結構。
原料中的碳骨架固化,粘結劑碳化增強機械強度。
示例:煤質原料炭化后形成 “炭骨架 + 粘結劑殘碳” 結構,木質原料則通過纖維素、半纖維素熱解生成多孔炭。
4. 活化(關鍵工序)
通過物理或化學方法擴大孔隙結構,提高比表面積。
物理活化法:
工藝:炭化料在 800-1000℃下與水蒸氣、二氧化碳等活化劑反應。
活化劑刻蝕炭表面,擴大原有孔隙并生成新微孔。
特點:成本低、環境污染小,適合制備中孔發達的活性炭(如水處理用)。
化學活化法:
工藝:原料與活化劑(如 KOH、ZnCl?、H?PO?)混合后低溫炭化(400-600℃)。
作用:活化劑充當 “模板” 或脫水劑,促進碳骨架裂解并抑制焦油生成,形成更豐富微孔。
特點:比表面積更高(可達 2500 m2/g),但需水洗去除殘留化學劑,適合高端應用(如超級電容器電極)。
5. 后處理
漂洗與干燥:
化學活化法產品需用酸 / 堿溶液漂洗至中性,降低灰分(<5%)和重金屬含量。
干燥至含水率 < 5%,常用設備:流化床干燥機、滾筒干燥機。
表面改性(可選):
目的:調整表面官能團(如引入 - COOH、-OH),增強對特定物質的吸附能力。
方法:
氧化改性:用 HNO?、H?O?溶液浸泡,提高極性吸附能力(如吸附重金屬)。
負載金屬:浸漬 Ag、Cu 等金屬鹽,賦予催化氧化性能(如處理含氰廢水)。