活性炭制備過程中影響其性能的主要因素有:添加劑種類、炭化溫度、炭化時間、活化溫度、活化時間、水蒸氣流量(即水炭比)等。
其中炭化溫度的影響包括升溫速度和炭化終溫。炭化升溫速度對碳素前驅(qū)體的微晶結(jié)構(gòu)影響很大。由于升溫速度的提高可以使酚醛樹脂的熱分解加快,短時間內(nèi)產(chǎn)生較多的游離基,而且氣體析出速度和膠質(zhì)體流動性增加,有利于中間相的生長和碳素前驅(qū)體石墨化度的提高,但不利于活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育。高的升溫速度對碳素前驅(qū)體微晶結(jié)構(gòu)的有序化不利。因為在固相中自由基移動慢,沒有足夠的時間有序化。同時,高升溫速度會在短時間內(nèi)析出大量的揮發(fā)分,結(jié)果生成大的孔隙。另外,高的升溫速度對活性炭的強(qiáng)度也不利。因此炭化終溫一般不宜太高,應(yīng)控制在800 ℃左右。
影響活性炭性能的活化條件主要是時間和溫度。在溫度固定的條件下,活化時間越長,燒失率越大。當(dāng)活化時間較短時,活化反應(yīng)主要是產(chǎn)生微孔,微孔增多使活性炭的吸附性能提高,隨著活化時間的延長,達(dá)到一定的程度后,活化反應(yīng)的主要作用是擴(kuò)孔,從而使微孔減少,大中孔增多,比表面積相對減少,吸附能力降低。當(dāng)活化時間進(jìn)一步延長時,活化劑分子對基體內(nèi)部的特定結(jié)構(gòu)的選擇性活化又產(chǎn)生新的微孔,使得吸附性又升高。
1、碳化溫度對活性炭的影響
炭化過程果殼受熱分解,經(jīng)歷低溫氧化條件的脫氣、脫水反應(yīng),中溫絕氧熱分解反應(yīng)和高溫絕氧縮聚反應(yīng)3個階段。炭化效果受控炭化溫度,用炭化料的揮發(fā)分含量衡量炭化程度,試驗結(jié)果見表1。
表1
編號 | 碳化溫度℃ | 活化溫度℃ | 活化時間h | 碳化得(%) | 活化得(%) |
1-1 | 550 | 850 | 2 | 34.25 | 22.7 |
1-2 | 600 | 850 | 2 | 35.02 | 19.7 |
1-3 | 650 | 850 | 2 | 37.5 | 19.6 |
從表1中可以看出炭化料揮發(fā)分隨炭化溫度升高而降低,炭化溫度低揮發(fā)分逸出少,不利于有機(jī)物轉(zhuǎn)化成炭,炭化料細(xì)孔不多活化時反應(yīng)活性小,影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu);揮發(fā)分過小表明炭化程度太高造成產(chǎn)物燒結(jié),由于碳原子結(jié)構(gòu)排列致密同樣影響活化反應(yīng)的進(jìn)行。炭化程度由炭化溫度和時間確定,試驗證明炭化溫度為600時炭化效果較佳。
2、活化溫度對活性炭的影響
活化溫度不同活性炭得率則不同,從表2中數(shù)據(jù)可以看出在其他反應(yīng)條件相同時隨活化溫度增加活化得率逐漸降低。
表2
編號 | 碳化溫度℃ | 活化溫度℃ | 活化時間h | 碳化得(%) | 活化得(%) |
2-1 | 600 | 880 | 2 | 32.6 | 28.9 |
2-2 | 600 | 910 | 2 | 27.4 | 23.2 |
2-3 | 600 | 940 | 2 | 27.3 | 20.3 |
3、活化時間對活性炭的影響
活化作用時間不同活性炭得率則不同,從表3中數(shù)據(jù)可以看出在其他反應(yīng)條件相同時隨活化作用時間增加活化得率逐漸降低。
表3
編號 | 碳化溫度℃ | 活化溫度℃ | 活化時間h | 碳化得(%) | 活化得(%) |
3-1 | 600 | 940 | 2.5 | 29.5 | 24.1 |
3-2 | 600 | 940 | 3 | 28.1 | 13.5 |
3-3 | 600 | 940 | 3.5 | 26.3 | 7.6 |
綜上所述得出結(jié)論用果殼制備活性炭的優(yōu)化工藝條件:炭化溫度600℃,活化溫度940℃,活化時間3.5h。
電話:17503997888 版權(quán)所有:鞏義市波濤凈水材料有限公司 豫ICP備19010902號-7 網(wǎng)站地圖
本站部分圖片和內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原創(chuàng)作者或原公司所有,如果您認(rèn)為我們侵犯了您的版權(quán),請告知,我們將立即刪除!!