活性炭的制备方法和比表面积及孔径分布测定原理

                                                                                         活 性 炭
 
简介
　　活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标，我国粉状活性炭使用情况如下：
　　用于医药 占59.8%
　　用于口服葡萄糖 占26.6%
　　用于食品工业 占10.8%
　　用于其他方面 占2.8%
　　我国颗粒活性炭使用情况如下：
　　用于合成纤维载体 占51.2%
　　用于聚氯乙烯载体 占13.0%
　　用于空气、水净化 占23.5%
　　用于合成脱硫 占7.7%
　　用于其它 占4.6%
活性炭应用
　　活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无碱脱臭催化剂载体、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。
　　活性碳主要用途﹕
　　1.用于液相吸附类活性碳
　　•自来水，工业用水，电镀废水，纯净水，饮料，食品，医药用水净化及电子超纯水制备。
　　•蔗糖、木糖、味精、药品、化工产品、食品添加剂的脱色、精制和去杂质纯化过滤　
　　•油脂、油品、汽油、柴油的脱色、除杂、除味、酒类及饮料的净化、除臭、除杂
　　•精细化工、医药化工、生物制药过程产品提纯、精制、脱色、过滤。
　　•环保工程废水、生活废水净化、脱色、脱臭、降COD
　　2.用于气相吸附类活性碳
　　•苯、甲苯、二甲苯、丙酮、油气、CS2等有机溶剂吸附与回收。
　　•香烟过滤嘴、装修除味、室内空气净化（甲醛，苯等的去除），工业用气的净化（如CO2、N2等)
　　•石化行业生产、天然气净化、脱硫、除臭、废气的治理
　　•生化、油漆工业、地下场所、皮革工厂、动物饲养场所的空气净化、脱臭。
　　•烟道气的臭气吸附、硫化物吸附，汞蒸汽的去除，降低戴奥辛的生成。
　　3.用于高要求领域活性碳
　　•催化剂及催化剂载体（钯炭催化剂、钌炭催化剂、铑炭催化剂、铂炭催化剂），贵重金属催化剂及合成金刚石、黄金提取。
　　•血液净化、汽车炭罐、高性能燃料电池、双电层超级电容器、锂电池负极材料、贮能材料、军事、航天等高要求领域。
　　活性碳服务﹕
　　•活性炭选型﹕为您的企业量体裁衣，特别定制，即符合本企业的生产需求而同时又能降低企业综合成本。
　　•优化设计﹕我们的应用工程人员将与您的企业一道，对吸附工艺、设备、活性炭品种进行优化设计，使其达到最佳性价比。
　　•新产品研发：如果您认为现有的活性炭规格品种不能满足贵方生产应用的需要，请将您的需求告诉我们，我司工程技术人员可与贵方共同开发。
　　•再生﹕提供活性碳再生、活性炭装填、回收更换等服务。
　　•其它服务：提供应用技术咨询，活性炭价格查询,进口高档活性炭定做等
原理
　　活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内已经被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。国内几家生产比表面积测定仪厂商中，只有北京金埃谱科技有限公司的F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的北京金埃谱科技有限公司的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。
　　活性炭对各气体的吸附能力（单位：ml/cm3)：
　　H2、O2、N2、Cl2、CO2
　　4.5 、35、11、494、97
活性炭的用途及种类
　　1、空气净化
　　2、污水处理场排气吸附
　　3、饮料水处理
　　4、电厂水预处理
　　5、废水回收前处理
　　6、生物法污水处理
　　7、有毒废水处理
　　8、石化无碱脱硫醇
　　9、溶剂回收
　　10、化工催化剂载体
　　11、滤毒罐
　　12、黄金提取
　　13、化工品储存排气净化
　　14、制糖、酒类、味精医药、食品精制、脱色
　　15、乙烯脱盐水填料
　　16、汽车尾气净化
　　17、PTA氧化装置净化气体
活性炭产品的应用方向及领域
　　◎石化行业
　　无碱脱臭（精制脱硫醇）——重催的精制装置
　　乙烯脱盐水（精制填料）——乙烯装置
　　催化剂载体（钯、铂、铑等）——苯乙烯、连续重整装置
　　水净化及污水处理——上水及下水的深度处理
　　◎电力行业
　　电厂水质处理及保护——锅炉装置
　　◎化工行业
　　化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制
　　◎食品行业
　　饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色
　　◎黄金行业
　　黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺
　　尾液回收——金矿的废物利用及环境保护
　　◎环保行业
　　用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化
　　◎相关行业
　　香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。
活性炭产品的再生
　　活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。
　　活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。
　　再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。
实验室制备方法
　　1、试剂与仪器
　　试剂：氯化锌，盐酸
　　仪器：马弗炉，电动振荡器，干燥箱，200目筛。
　　2、制备工艺
　　先将花生壳洗净、烘干、粉碎，与一定浓度的氯化锌溶液按一定的料液比混合，充分搅拌后，放置14h后，将料液移至坩埚中放在马弗炉中烧制活化，冷却，用1％稀盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至pH值为5—7，烘干，研磨，用200目筛筛分，即得产品。
　　活化温度和活化时问是最主要的影响因素。经优化的料液质量比1：2.5，ZnCl2 质量分数60％ ，活化温度600℃，活化时问90min。
工业制备方法
　　【加工品原料类别】花生壳
　　【加工产品名称】活性炭
　　【加工技术】花生壳制取活性炭。
　　【原料制备】将花生壳洗净，晾干，粉碎，过40目筛备用。购买聚乙烯珠状物料备用。
　　【产品名称】活性炭。
　　【生产设备、仪器及药品】混合机、塑料模具、炭化炉、搅拌机、活化炉、木桶、试纸、120目筛、炒锅、氢氧化钠、甲醛、氯化锌、盐酸、氯化铵、苯乙烯、己烷、硬脂酸钙、滑石粉。
　　【工艺流程】备用料→炭化→冷却→活化→洗涤→翻炒→烘干→粉碎过筛→得活性炭成品。
　　【操作步骤】将备用料加入3倍量的44%氯化锌液(用盐酸调pH=1)，充分搅拌浸渍，静置吸收5小时，再充分搅拌复静置吸收5小时，至氯化锌液全被吸收干，移入敞口平底炭化炉中密闭炭化，于400℃炭化3小时，隔30分钟左右彻底搅拌一次，搅拌前将炉温降至100℃以下，搅拌后再升温密闭炭化，直至变成黑焦，表明炭化完成，出料冷却，用2倍量的44%氯化锌液(pH=1)浸渍，充分搅拌，使氯化锌液全部被吸收，移入活化炉中，于650℃活化70分钟，出料冷却，移入木桶内，加入等量的40%氯化铵液，充分搅拌洗涤，静置澄清，虹吸出清液，依次用30%、12%和3%的氯化铵液搅拌洗涤，再用等量的30%盐酸搅拌洗涤，滤取炭粒，入锅，加入等体积的清水，煮沸洗涤几次，至洗涤无氯化铵为止，加热蒸发，搅拌翻炒，弃掉水分，烘干、粉碎，过120目筛，得活性炭，密封包装。
　　【注意事项】(1)盐酸和氢氧化钠为强酸强碱，甲醛为剧毒，操作时应穿戴防护衣、手套和口罩等，防止酸碱液灼伤。废弃酸碱溶液的处理与排放必须遵照国家有关规定，防止对环境造成污染。(2)炭化和活化过程中操作应注意高温，安全生产。
　　【效益分析】制取活性炭1吨，需耗花生壳4吨左右。

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