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影响煤质活性炭产品质量的因素

来源:四川活性炭作者:泷邦小编 时间:2021-01-09 15:14:00 点击:189次

[文章前言]:活性炭具有大的表面积,丰富的孔结构,并且可用作具有各种表面化学官能团的吸附剂,催化剂,催化剂载体,作为疏水性,杂质和复合碳质吸附剂。实验研究了影响煤球干法炭化和活化过程的因素,分析了生产工艺参数对活性炭产品质量的影响因素,优化了生产工艺参数,建议使用CO2和水蒸气作为活化剂。活化作用已被证明是良好的。所以我们生产高质量和合格的活性炭产品。优选的工艺参数是:碳化温度为600C,活化工艺温度为900C,材料的粒径控制在3.35至0.85 mm。
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介绍

  活性炭是具有优异的吸附性能和稳定的理化性质的碳基吸附材料,并广泛用于工业,农业,军事保护和人们生活的许多领域。随着经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高,其应用领域和用途也将稳步增长。团块,压片或颗粒状活性炭统称为干团块碳,起源于欧美国家,生产过程相对简单,因此在生产过程中产生的污染物数量少,生产过程相对简单。正在显示。随着中国成型设备制造技术的日趋成熟,千发煤球活性炭将在5-10年内成为较大的活性炭产品之一。

影响煤质活性炭产品质量的因素

  干煤饼工艺的优点是可以实现煤的混合和孔隙率的调整,从而可以故意“设计”最终活性炭的孔结构和吸附性能,从而生产出多用途或特殊的煤基活性炭产品。用干煤球生产活性炭是中国活性炭领域的研究热点之一。本文分析了影响活性炭质量的因素,以获得更好的碳化和活化工艺参数和粒径,并在更好的工艺条件下可以生产出更高质量的活性炭产品。

1.影响碳化的因素

  碳化是指煤在低温下的热解和凝固以及煤沥青在煤焦油中的低分子量物质的挥发。碳化是活性炭生产过程中的主要热处理过程之一。在碳化过程中,由于原料的高温分解,大多数非碳元素H和O首先以气态形式逸出,释放出的碳原子被合并为一个整体,称为碱性石墨。待处理产品订单。严格来说,碳化应在隔离的空气中进行。

碳化的主要目的:

  去除成型材料中的挥发性物质和水分;

  增加了碳化材料的强度,煤焦油的沥青成分构成了基本骨架。

  让碳颗粒形成初步的孔。

  碳化温度直接影响碳化材料的孔结构和强度。如果温度太低,则碳化产物不能形成足够的机械强度;如果温度太高,则促进碳化产物中石墨晶体的有序变化,并减小晶体之间的间隙,从而影响活化的孔形成过程。加热无烟煤时,碳化产品中容易石墨化的成分占主导地位。无烟煤对最终碳化温度非常敏感。随着温度的升高,它开始收缩,从而大大减少了碳化初期形成的微孔的体积。

  碳化温度对碳化材料的初始孔形成有很大影响,并且取决于碳化过程中温度的影响,烟煤的加热速率控制为15-20/min。提高加热速率会导致材料沉淀更多的焦油和气体,从而降低碳化材料的收率。当降低加热速率时,材料在低温区域中被长时间加热,并且热解反应的选择性变得更强。最初的热解将产生更多的物质。弱键断裂并发生平行和顺序的热缩合反应,形成具有高热稳定性的结构,减少了高温热解产物的挥发物,并获得了更高的固体碳化产物(即碳化材料)收率。

  碳化不仅决定了产品的机械强度水平,而且还决定了产品的孔结构性能和现有的吸附性能指标水平。表1显示了沥青碳化温度对半焦性能的影响。可以看出,碳化温度对碳化材料的性能有很大的影响。如果碳化温度太高,则微孔体积会大大减少,但是耐磨性会增加,并且碳化温度会更好。在600C

表1碳化温度对半焦性能的影响

  碳化温度/7.5-7500nm孔体积/(mLg-1)比表面积/(m2g-1)耐磨性/%4500.145100655000.150150856000.170220947000.15415596596.127140989000.1251009910000.020201002,影响活化的因素

2.1活性剂类型对活化过程的影响

  将活性赋予碳颗粒以形成多孔微晶结构和形成的表面积的过程称为活化过程。激活方法通常包括化学激活方法,物理和化学激活组合方法以及物理激活方法。

  化学活化方法是通过将含碳原料和化学活化剂捏合,然后进行碳化和活化来制备活性炭产品。

  激活物理化学键的方法是首先激活化学试剂,然后执行物理激活。通过物理活化方法,特别是水蒸气活化方法制得的产品,由于产生细孔而对气态物质具有极好的吸附能力,并且可以通过控制碳的活化程度而用于液体吸附,并且是通过化学活化方法制得的。活性炭形成细孔,主要用于液相吸附。

  物理活化方法(气体活化方法)是在活化过程中引入气体活化剂,例如CO 2,水蒸气,空气等。活化反应通过以下三个步骤达到孔形成的目的。

  打开原来的咬合孔。在高温下,活性气体首先与碳化过程中形成的无序碳原子和杂原子反应,但打开了被无序碳原子和杂原子阻塞的孔,露出了下面的微晶表面。

  扩大毛孔。在此阶段,微晶表面上暴露的碳原子与活性气体发生氧化反应并被焚化,因此开孔继续扩大,渗透和加深。

  形成新的毛孔。微晶表面上的碳原子均匀地损失,并且与碳层平行的方向上的燃烧损失率高于垂直方向上的燃烧损失率。微晶的边缘和缺陷的位置,即活性部位的碳原子,容易与活性气体反应。同时,随着活化反应的继续,新的活性部位暴露于微晶表面,并且这些新的活性部位与活化气体反应,由于微晶表面的不均匀燃烧而连续形成新的孔。随着活化反应的进行,孔继续膨胀并且相邻微孔之间的孔壁被完全燃烧以形成较大的孔,从而增加了中孔和大孔的孔体积,从而形成了活性炭大孔,中孔和微孔。做吧通过孔连接的孔结构具有发达的比表面积。

  在相同温度下,不同的活化剂具有不同的化学性质,并且与碳的反应速率也不同。表2显示了在800C和101 kPa下木炭的气化和燃烧反应的相对速率。从表2可以看出,水蒸气和CO 2活化的相对速率更好。由于水蒸气可以充分地扩散到碳的细孔中,因此可以在整个碳颗粒上均匀地进行活化反应,从而获得具有大的比表面积和强吸附力的活性炭。表3列出了由不同活化剂生产的各种活性炭产品的性能。从表3中可以看出,使用CO2和水蒸气作为活化剂,活化产生的活性炭产物对碘,亚甲基蓝,四氯化碳和苯的吸附值较高,因此CO2和水蒸气作为活化剂的作用是较大的。更好。

表2碳的气化和燃烧反应的相对速率

  化学反应的相对速率/(ms-1)C + CO21C + H2O3C + O2100000C + H20.003表3不同活化剂生产的不同活性炭产品的性能

  活化剂/温度四氯化碳吸附值/苯吸附值/碘吸附值/(mgg-1)亚甲蓝吸附值(mgg-1)水蒸气/900485750110空气/6005228830132水蒸气+ CO2/90055319101742.2活化温度的影响

  活化温度是确保活性炭质量的因素之一,在相同的活化温度条件下,随着活化剂流速的增加,与碳的反应速率的增加以及活化时间的减少。表4示出了在不同活化温度下水蒸气量与活化时间之间的关系。

表4在各种活化温度下水蒸气量与活化时间之间的关系

  活化温度/所需水蒸气量/(kgh-1)活化时间/h 4.3227.05.7817.09.2313.011.759.48501.6312.52.417.13.283.99002.393.82.163.0从表4中可以看出,水蒸气被用作活化剂。在一定温度下大量的水蒸气可以缩短活化时间,但是根据温度条件,缩短的活化时间不同,优选的活化温度为900。

3.碳粒径,碘值与活化时间之间的关系

  碳颗粒小,活化速度快。如果粒径太大,活化反应受活化剂在碳颗粒中的扩散速率的影响,活化剂与碳的接触面积小,导致颗粒的外部被燃烧而内部尚未被活化;如果颗粒太小,则活性气流的阻力增加,并且活化不均匀,因此碳颗粒的粒径直接影响活化速率和活化均匀性,并且碳粒径应均匀。

  (9500.163.com)

  碘值与碳粒径和活化时间之间的关系显示在如图1。可以看出,粗颗粒(6.002.36mm)的活化反应受活化剂在碳颗粒中扩散速率的影响。活化剂和碳之间的接触面积小,粒子表面被烧掉,内部尚未被活化的现象。由于颗粒太小,活化气流阻力大,活化不均匀,碳颗粒的粒径直接影响活化速率和均匀性。在反应过程中,碳颗粒的粒径逐渐减小,这对于活化是有利的。优选的材料尺寸为3.35至0.85mm。

4。结论

  碳化温度对碳化材料的物理性能有很大影响,如果碳化温度过高,微孔体积会大大减少,但强度会增加,首选碳化温度为600C。

  由于水蒸气可以充分地扩散到碳的细孔中,所以活化反应可以在整个碳颗粒中均匀地进行,因此可以获得具有大的比表面积和强吸附力的活性炭。因此,CO 2和水蒸气作为活化剂是有效的。

  使用水蒸气作为活化剂时,一定温度下的大量水蒸气可以缩短活化时间,但是缩短的活化时间根据温度条件而不同,优选的活化温度为900。

  碳粒子的粒径直接影响活化速率和均匀性,在反应过程中,碳粒子的粒径逐渐减小以促进活化,优选的材料粒径为3.350.85mm。

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