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碳制造工艺-如何制造活性炭?

阅读:565 时间:2020-12-08 09:03

  活性炭是一类经过处理的多孔碳,有许多不同的用途,特别是在水和气体净化方面的吸附和化学反应需要。因为活性炭颗粒是如此多孔,它们有非常膨胀的表面积塞进洞和隧道,遍布其表面。这些区域也可以填充其他材料用于其他目的。例如,在水净化中,银被混入碳孔中,以便过滤生活饮用水中的汞和有机砷等污染物。由于碳是通过一系列相对便宜和简单的活化过程从木炭中产生的,因此它可以大量用于许多应用。

  碳制造工艺-如何制造活性炭

  活性炭的生产过程有两种形式。碳源,可以存在于煤,泥炭或任何有机含碳物质被碳化,这意味着纯碳是通过一类被称为热解的加热方法提取出来的。一旦材料碳化,它需要氧化,或用氧气处理,要么暴露在二氧化碳或蒸汽中,要么通过酸碱化学处理。

  碳化:碳化是将一块富含碳的材料通过加热转化为纯碳的过程。这种被称为热解的加热过程来自一类古老的木炭制造技术。开始时使用非常致密的碳质材料,因为最终结果需要为活性炭提供额外的多孔性。将富含碳的材料放在一个小的(相对于材料量而言)熔炉中,并在最高2000摄氏度的极端温度下煮熟。剩下的通常是初始重量的20-30%,主要由碳和一小部分无机灰组成。这与“炼焦”非常相似,一类从木炭(一类碳基燃料)生产焦炭的方法。

  一旦多孔形式的碳被生产出来,它需要经过氧化才能成为吸附剂。这可能发生在两种方式之一:气体或化学处理。

  气体处理:当气体被泵入时,碳的活化可以直接通过在室内加热来完成。这使它暴露在氧气中进行氧化。当被氧化时,活性炭容易被吸附,这是化学物质表面结合的过程,正是这一过程使得活性炭能够很好地过滤液体和气体中的废物和有毒化学物质。对于物理气体处理,碳化热解过程必须在600-900摄氏度的惰性环境中进行。然后,充氧气体被泵入环境,在900到1200摄氏度之间加热,使氧气与碳表面结合。

  化学处理:在化学处理中,这一过程与碳的气体活化略有不同。首先,碳化和化学活化同时发生。制备酸、碱或其他化学物质的槽,并将材料浸没。然后将浴槽加热至450-900摄氏度,远低于气体活化所需的热量。含碳材料被炭化然后被活化,所有这些都比气体活化的速度快得多。然而,一些加热过程会使镀液中的微量元素吸附到碳上,从而导致活性炭不纯净或失效。

  后处理活性炭:经过氧化处理后,活性炭可用于多种不同用途,具有几种分类不同的性质。例如,颗粒活性炭(GAC)是一类比粉状活性炭(PAC)颗粒更大一些的沙状产品,每种颗粒都有不同的用途。其他品种包括浸渍碳,其中包括不同的元素,如银和碘,和聚合物涂层碳。



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