活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用
宋阿娜1
（北京林业大学，材料科学与技术学院林产化工系）
摘要：近些年来，活性炭已经成为我们生活中以及工业中常见的吸附剂，它具有比表面积大，选择性吸附强等特点。活性炭的制备方法分为物理活化法（即气体吸附法）和化学活化法。气体活化中的气体活化剂有水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体，化学活化法中的化学药品活化剂有氯化锌、磷酸和碱。活性炭在工业、农业、食品、医药等领域都有广泛应用。根据吸附和运用对象的不同，可以分为气相吸附，液相吸附，作为催化剂和催化剂载体的应用以及在医疗方面的应用。活性炭可以多次重复再生使用，对环保起到了重要作用，并且有很好的发展前景。
关键词：活性炭；制备；应用；活化；净化
1.概述
活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的碳质吸附材料。在一定的条件下，对液体或气体的某一或某些物质进行吸附脱除、净化、精制或回收，从而实现产品的精制和环境的净化（蒋剑春，2010）。时至今日，活性炭已经被广泛应用于工业、农业、国防、交通、食品、医药、环境保护等各个领域，并且活性炭使用失效后可以用各种办法进行多次反复再生。
活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，经碳化和活化而制得的多孔性吸附剂。活性炭的吸附大多数是物理吸附，即范德华吸附，也有化学吸附。
活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状结晶和将它们联系在一起的碳氢化合物构成，固体部分之间的间隙形成孔隙，赋予活性炭特有的吸附功能。一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成，大孔孔径为50~2000nm，中孔为2~50nm，微孔孔径小于2nm。
2.活性炭的制备
制备原理
活性炭是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为碳前驱体的原材料，在几百摄氏度的温度下炭化以后，在进行活化而制成的。炭化在惰性氛围气中进行，原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物，此刻的炭化产物的比表面积只有每克几十平方米左右。而具有发达的孔隙及其相应比表面积的活性炭是再需将该炭化产物用水蒸汽、二氧化碳或化学药品（如氯化锌）在高温条件下进一步活化而制得（[日]立本英机，安部郁夫，2002）。活化后的活性炭再根据需要制成不同形状和大小的产品。其中活化是很重要的一步。
制备方法
气体活化法
所谓的气体活化工艺，就是让炭化后的碳材料与活化气体进行反应以形成孔隙的工艺，这是一种物理活化法。最常见的活化气体是水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体。
孔隙的生成与碳的氧化程度有密切的关系，而炭的氧化必然要消耗炭，因此常用烧失率，即活化期间炭减少的质量分数来度量炭的活化程度。杜比宁（Dubinin）认为，烧失率小于50%，得到微孔活性炭；烧失率大于75%，得到大孔活性炭；烧失率介于两者之间时，得到的是混合结构。
水蒸气活化法的基本反应，也表示水煤气的反应。因为氧在活化温度下会侵蚀炭，使炭表面积烧失，从而降低活性炭的产率，所以它是在隔绝氧气和750~950℃的条件下完成的。研究表明，碳与水蒸气的反应受炭材所含灰分中的金属及金属氧化物的催化作用影响，使气化反应显着提高，因此，反应时常加入金属催化剂。
二氧化碳活化法实际上是使用烟道气作为活化剂，其中还混杂着大量的水蒸气，很少单独使用二氧化碳气进行活化。一般用碱金属的碳酸盐做催化剂，温度控制在850~1100℃之间。
混合气体活化法经常采用空气与水蒸气、烟道气与水蒸气、烟道气与氧气等混合气体进行活化或两种活化介质交替进行活化的方法。这种方法对气体进行适度比例混合，对不同的原料炭的不同活性点运用不同的混合气体，从而使活化温度稳定，活化均匀，活化产量提高（张世润，2002）。
化学活化法
这是将各种含碳原料与化学药品均匀地混合或浸渍后，在适合的温度下，经过炭化、活化与回收化学药品等过程制取活性炭的一种方法。所用的化学药品一般是氯化锌、磷酸和碱。
氯化锌法活性炭生产是用木屑原料经过氯化锌溶液浸渍、炭化、活化、回收氯化锌、烘干、粉磨等过程而成。比起气体活化法其原料消耗少，产品得率高，灰分低，控制锌屑比可以生产出不同孔径的活性炭，所以氯化锌法生产的活性炭产品受到用户欢迎。但从环保角度看，氯化锌法生产污染比较严重，但并非不可治理。影响氯化锌法活化过程的主要因素除了锌屑比，还有原料，活化温度和活化时间的影响。
磷酸法生产活性炭和氯化锌法相比，污染较小且产量大。磷酸法炉温在400~500℃，相比于氯化锌法的500~600℃，工艺温度降低了不少。
氯化锌法与磷酸法生产比较（黄河清，2009）
活化方法氯化锌法磷酸法
木屑含水量12%12%
活化剂浓度57°Be?45°Be?
液比6:1:1
炉温520℃420℃
活化时间50min42min
灰分%%从表中可以分析出，磷酸法最大的缺点是灰分高，而磷酸法有产品得率高，活化温度低，消耗燃料省，
成本比较低，污染少，这些都是磷酸法的优点，因此这些年来有不少原生产氯化锌法的活性炭厂家转向磷酸化生产。
碱法生产活性炭和前两个化学法相比，它不直接采用木屑为原料，而是先将木屑炭化后而加以利用。在制备工艺上，原则上要求碱炭比2~3:1，活化温度600~800℃，时间2~3小时。如氢氧化钾活化法制备活性炭时，活化后的洗涤是关键。未洗时，产品的孔很少，先后经过酸水洗，热水洗，蒸馏水洗，把产品中的非本体物质洗去，它们原来占据的空间就形成了孔（吴明铂，1999（4））。因此，虽然洗涤较复杂,但一定要反复洗涤，直到洗干净为止。
活性炭的再生
活性炭的再生是活性炭吸附的逆过程，即将饱和吸附各种杂质的活性炭经过物理、化学或生物化学等处理方法，使其恢复吸附能力，从而延长活性炭的使用寿命，降低运行成本，从而减少资源的浪费。
3.活性炭的应用
气相吸附
工业气体分离
工业气体分离是在含有主要有效成分的介质中，用活性炭吸附除去不需要的杂质，从而提高产品纯度和价值的操作。常用的方法有薄膜渗透法，吸收法，分凝法，精馏分离法和吸附法。这种气体分离技术在20世纪初就开始发展，现在已经被广泛利用。如用空气分离来制取氧气，氮气，氩气或稀有气体；天然气分离提取氦气；从重整尾气中制氢气等。随着对吸附分离研究吉利的不断深入，结合其他化工处理技术，活性炭必将在工业气体精制分离中发挥越来越重要的作用。
大气中有毒气体的净化
通常将距地面约10km的对流层大气成为空气，尤其是9km以下的边界层，对人类的影响最大，是主要空气污染区域。大气中的空气污染物主要有二氧化碳，一氧化碳，硫化氢，二氧化硫等（郏其庚，2002）。而这些废气与具有比表面积大的多孔的活性炭接触，废气中的污染物被吸附，使其与气体混合物分离，从而达到净化目的。
室内活性炭的功能应用
如今随着生活质量的提高，人们对室内的环境有了更高的诉求，不少人住上了新房子，装修后的有毒气体残留给健康带来了一定的隐患。活性炭作为室内有害气体吸附剂能很好地利用自身的微孔结构，把有害气体吸附进去，能较为彻底、长效的达到空气净化目的。活性炭对香烟的烟碱和焦油也有一定的效果，科学家们研究出了硝酸活化的碳纳米管，它对烟碱和焦油的吸附效果提高了1~2倍（沈曾民，2006）。由此可以看出，活性炭在我们的生活之中也随处可见。
液相吸附
近些年来环境的污染，消费者对饮用水的反映以及对水循环状况恶化的深感不安，大家对饮用水的关心不断提高。由于活性炭的高吸附功能以及活性炭表面发生的还原反应，它常被用来作为水的净化剂使用。而且，活性炭也是优良的脱色剂，被大量运用于制糖工业，制酒工业以及其他食品工业中。
作为催化剂或催化剂载体
活性炭中无定型碳和石墨碳具有不饱和键，有类似于结晶缺陷的表现。而很多金属和金属氧化物的催化活性取决于活性中心的存在，而活性中心多半是由于晶格的缺陷。因此，活性炭是理想的催化剂，同时活性炭具有较高的比表面积，所以也非常适合做催化剂的载体。如活性炭作为白液氧化的催化剂，以活性炭为载体负载酸催化剂合成各种脂类等等。
医疗方面的应用
活性炭用于吸附出去人体代谢产物是利用活性炭在消化器官中吸附毒性物质随人体代谢废物一起排
除体外的一种方法。它主要用于吗啡、阿托品、氯化亚汞等中毒症的解毒。活性炭还用于血液净化和抗癌药剂载体。它在身体内的化学性质非常稳定，这一点是活性炭作为药剂载体使用时非常有利的一点。但活性炭不能通过人体的代谢作用排泄出来，这是其缺点，但药物学家们正致力于开发能从人体代谢出来的活性炭吸附剂类型。
4.活性炭的发展前景
传统活性炭大都用于废气废水处理。目前，随着高比面积超级活性炭的面世，人们也试图把它利用到人体上。
活性炭无粉尘技术的开发及应用问题一直是业内人士特别关注的。但是，无论是以煤为原料，还是以果壳或是木材为原料所生产的不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭还是球形活性炭都无法彻底地清除掉其表面上附着的粉尘，特别是无法在基本保持活性炭原有的吸附特性的前提下清除活性炭表面上附着的粉尘。长期以来，市场一直在呼唤的活性炭无粉尘化技术至今未能研制成功。因此，这方面的发展也有一定的前景。
这些年来，世界上主要活性炭生产国美国、日本等都已经把着眼点转向活性炭再生技术开发方面，活性炭使用一次后丢弃还是经再生利用已经成为反映一个国家活性炭工业水平的重要标志。
参考文献
[1]蒋剑春.活性炭应用理论与技术[M].北京：化学工业出版社，2010:1-2
[2][日]立本英机，安部郁夫着.活性炭的应用技术—其维修管理及存在的问题[M].高尚愚译.南京：东南大学出版社，2002:30-32
[3]张世润，胡勇，崔兆玉，罗思严.活性炭工艺学[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2002:54-62
[4]黄河清.活性炭松香栲胶生产试验选录[M].北京：中国林业出版社，2009:133-137
[5]吴明铂.化学活化法制备活性炭的研究进展 [J] 炭素技术报1999（4）：20-23
[6]郏其庚.活性炭的应用[M].上海：华东理工出版社，2002:126-128
[7]沈曾民，张文辉，张学军等.活性炭材料的制备与应用[M].北京：化学工业出版社，2006:267-270
活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用 宋阿娜1 （北京林业大学，材料科学与技术学院林产化工系） 摘要：近些年来，活性炭已经成为我们生活中以及工业中常见的吸附剂，它具有比表面积大，选择性吸附强等特点。活性炭的制备方法分为物理活化法（即气体吸附法）和化学活化法。气体活化中的气体活化剂有水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体，化学活化法中的化学药品活化剂有氯化锌、磷酸和碱。活性炭在工业、农业、食品、医药等领域都有广泛应用。根据吸附和运用对象的不同，可以分为气相吸附，液相吸附，作为催化剂和催化剂载体的应用以及在医疗方面的应用。活性炭可以多次重复再生使用，对环保起到了重要作用，并且有很好的发展前景。 关键词：活性炭；制备；应用；活化；净化 1.概述 活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的碳质吸附材料。在一定的条件下，对液体或气体的某一或某些物质进行吸附脱除、净化、精制或回收，从而实现产品的精制和环境的净化（蒋剑春，2010）。时至今日，活性炭已经被广泛应用于工业、农业、国防、交通、食品、医药、环境保护等各个领域，并且活性炭使用失效后可以用各种办法进行多次反复再生。 活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，经碳化和活化而制得的多孔性吸附剂。活性炭的吸附大多数是物理吸附，即范德华吸附，也有化学吸附。 活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状结晶和将它们联系在一起的碳氢化合物构成，固体部分之间的间隙形成孔隙，赋予活性炭特有的吸附功能。一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成，大孔孔径为50~2000nm，中孔为2~50nm，微孔孔径小于2nm。 2.活性炭的制备 2.1制备原理 活性炭是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为碳前驱体的原材料，在几百摄氏度的温度下炭化以后，在进行活化而制成的。炭化在惰性氛围气中进行，原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物，此刻的炭化产物的比表面积只有每克几十平方米左右。而具有发达的孔隙及其相应比表面积的活性炭是再需将该炭化产物用水蒸汽、二氧化碳或化学药品（如氯化锌）在高温条件下进一步活化而制得（[日]立本英机，安部郁夫，2002）。活化后的活性炭再根据需要制成不同形状和大小的产品。其中活化是很重要的一步。 2.2制备方法 2.2.1气体活化法
活性炭再生技术的发展(一)
活性炭再生技术的发展(一) 摘要：活性炭是废水处理中常用的一种有效吸附剂,其再生具有重要意义。对热再生法、生物再生法等活性炭再生的传统方法进行了回顾,同时也对目前新兴的活性炭再生技术,如电化学法、超临界流体法、催化湿式氧化法和超声波法等进行了介绍与讨论。 关键词：活性炭再生水处理 活性炭是一种无毒无味,具有发达细孔结构和巨大比表面积的优良吸附剂。20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水。目前,活性炭吸附法已成为城市污水、 工业废水深度处理和污染水源净化的一种有效手段。我国于20世纪60年代已将活性炭用于二硫化碳废水处理,自20世纪70年代初以来,采用粒状活性炭处理工业废水,不论是在技术上,还是在应用范围和处理规模上都发展很快,如在炼油废水、炸药废水、印染废水、化工废水和电镀废水处理等方面都已有了较大规模的应用,并取得了满意的效果。 随着活性炭的应用范围日趋广泛,活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收,除了每吨废水的处理费用将会增加0.83～0.90元外1],还会对环境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意义。 1传统活性炭再生方法 1.1热再生法 热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法2,3]。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800～900°C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。 1.2生物再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程1,2]。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。 生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强,需就特定物质专门驯化。且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O,其中间产物仍残留在活性炭上,积累在微孔中,多次循环后再生效率会明显降低。因而限制了生物再生法的工业化应用。 1.3湿式氧化再生法 在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法4]。再生条件一般为200～250°C,3～7MPa,再生时间大多在60min以内。湿式氧化再生法处理对象广泛,反应时间短,再生效率稳定,再生开始后无需另外加热。但对于某些难降解有机物,可能会产生毒性更大的中间产物。同济大学环境学院以苯酚吸附等温线的变化为评价标准,系统地研究了活性炭湿式氧化再生过程中的主要影响因素,并从理论上探讨了其规律性;探讨了各主要因素之间的协同作用;考察了饱和炭多次循环再生的可能性;并对活性炭自身结构在湿式氧化过程中的变化情况进行了研究。实验获得的活性炭最佳再生条件为:再生温度230°C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa,
活性炭的使用办法和用量
活性炭 活性炭就是一种黑色粉状,粒状或丸状得无定形具有多孔得碳，主要成分为碳,还含少量氧.氢. 硫、氮、Mo也具有石墨那样得精细结构，只就是晶粒较小,层层间不规则堆积。具有较大得表面积(500-1000米2/克)，有很强得吸附性能，能在它得表面上吸附气体■液体或胶态固体;对于气体、液体，吸附物质得质量可接近于活性炭本身得质量。其吸附作用具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高得物质越容易被吸附,压强越大温度越低浓度越大，吸附量越大。反之，减压，升温有利于气体得解吸。常用于气体得吸附、分离与提纯，溶剂得回收，糖液、油脂、甘油、药物得脱色剂，饮用水及冰箱得除臭剂,防毒面具中得滤毒剂，还可用作催化剂或金属赴催化剂得载体。 早期生产活性炭得原料为木材、硬果壳或兽骨，后来主要采用煤，经干憎、活化处理后得到活性碳。生产方法有:①蒸汽、气体活化法。利用水蒸气或二氧化碳在850一900C将碳活化。②化学活化法。利用活化剂放出得气体,或用活化剂浸渍原料，在高温处理后都可得到活性炭。活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则,晶体中有微孔(半径小于20［埃］=10?10米)、过渡孔(半径20~1000). 大孔(半径1000_100000),使它具有很大得内表面，比表面积为500_1700米2/克。这决定了活性炭具有良好得吸附性，可以吸附废水与废气中得金属离子.有害气体、有机污染物、色素等。工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好，它得结构力求稳定，吸附所需能量小，以有利于再生。 活性炭用于油脂、饮料、食品.饮用水得脱色、脱味，气体分离、溶剂回收与空气调节，用作催化剂载体与防毒面具得吸附剂。活性炭脱色效果在水中最强，有机溶剂中较弱。一般加0、1-3%(W /V),搅拌30~60分钟，活性炭得粒度对脱色时间有影响，而且不同生产厂家，不同加工方法生产得活性炭，脱色效果相差很大。脱色温度与PH要根据您产物得性质，通过试验确定了。⑴活性碳一般使用温度就是75-80度比较好;(2)活性炭脱色效果在水中最强，在强极溶剂中使用效果也不错，在非极性溶剂中效果较差;(3)—般情况下，在pH3-6条件下使用较好;(4)—般情况下，加入量为千分之一至三(or5);(5)脱色时间一般为30-60min;(6)S性碳得种类型号很多，比如糖用碳，油用碳等,要选择一种适合您使用得活性碳。 注意事项：(i)切不可在沸腾得溶液中加入活性炭，那样会有暴沸得危险。(2)用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，因为有色杂质虽可溶于沸腾得溶剂中，但当冷却析出结晶体时,部分杂质又会被结晶吸附,使得产物带色，所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入。 活性炭使用须知 一、吸附分离原理 在两相介面上，一相中得物质或溶解在其中得溶质向见一相转移与积聚，使两相中物质浓度发生变化得过程称为吸附过程，既可以发生在液固介面,也可以发生在气固介面上。能够将其她物相中得某一组分有选择性地富集到自身表面得物质称为吸附剂，被吸附得物质称为吸附质。所谓介面，通俗地讲也就就是表面，因此'吸附其实可以瞧成一种表面现象，吸附剂得吸附性能与其表面特性有密切得关系。例如比表面积。比表面积越大『吸附能力越强，通常比表面积随物质多孔性得增大而增大。 典型得吸附分离过程包含四个步骤:首先，将待分离得料液(或气体)通入吸附剂中;其次，吸附质被吸附到吸附剂表面,此时吸附就是有选择性得;第三，料液流出;第四，吸附质解吸回收后，将吸附剂再生。 根据吸附剂与吸附质之间存在得吸附力性质得不同，可将吸附分为成物理吸附、化学吸附与交换吸附三种类型。 二、活性炭得制造 活性炭作为一种价廉易得得固体吸附剂，在实际生产生活中均得到广泛应用。 °活性炭就是用含碳为主得物质,如煤、木屑、果壳以及含碱得有机废渣等作 原料,经高温炭化与活化制得得疏水性吸附剂。其制造过程大致分为三步： 1.干燥:原料在120_130t：情况下脱水。 2?茨化:加热温度在170°C^上时原料中有机物开始分解倒400一600C时炭化分解完毕。 3、活化:原料中得有机物茨化后，残图在炭基本结构得微孔中,使微孔堵塞。在高 温条件下通入活化气，在缺氧情况下使残留炭发生水煤气反应丿吏微孔扩大，得到多孔结构得活性炭。
活性炭的生产方法及工艺
活性炭的生产方法及工艺 作者：易择活性炭 上文我们分享了目前市场上有哪些活性炭：按材质分主要有煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭等；按形状分类有不定型颗粒炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭、粉末活性炭等。 那么活性炭是如何生产的？是经过怎样的生产工艺得到的呢？这次我们以煤质活性炭的生产过程为例，来聊聊活性炭的生产方法和工艺。 01原料选择 按原理来说，所有的煤炭都可以生产制作成活性炭。但因不同的煤质生产的出来的活性炭品质有很大差异，为了更好的适应市场和让资源得到合理的利用，目前国内煤质活性炭的生产原料，主要采用山西大同地区的弱粘结性烟煤和宁夏的太西无烟煤。 此外，新疆烟煤也适宜制作活性炭。近几年受新疆地区煤层开发和经济发展的影响，现在采用新疆烟煤生产活性炭的厂家也越来越多。另外陕西神木地区也有部分企业使用当地烟煤生产活性炭，但活化出来的产品吸附值普遍较低，碘吸附值主要在400-700mg/g（国标87标）。 02炭化活化工段 “活性炭是一种含碳材料经过炭化、活化处理后的炭质吸附剂”，据此句定义可知生产活性炭有两个必备的工段，就是炭化和活化。 炭化是活性炭制造过程中的主要热处理工艺之一，常采用的设备主要有流态化炉、回转炉和立式炭化炉。
煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除，排除了原料中的挥发分和水分，而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物，使得炭颗粒形成了初步孔隙，具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后，我们称之为炭化料，炭化料已经具备了一定的吸附能力，但吸附能力极低，经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。 活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法（也称气体活化法）和化学活化法。 煤质活性炭常用的活化方法是物理活化法，以水蒸气、烟道气（水蒸气、CO2、N2等的混合气）、CO2或空气等作为活化气体、在800-1000℃的高温下与炭化料接触进行活化（实际生产过程中最常使用烟道气）。 活化过程通过开放原来闭塞的孔隙、扩大原有孔隙和形成新的孔隙三个阶段达到造孔的目的。活化主要是通过活化炉设备进行活化反应造孔，当下主流有斯列普炉（SLEP）、斯克特炉（STK）、耙式炉、回转炉，目前在国内斯列普炉是使用最多的气体活化法炉型。 03成品工段 成品工段主要是根据应用需要制作成粒度不同的产品，对于颗粒炭，主要有破碎、筛分和包装三个过程。 破碎设备通常是采用双辊式破碎机，通过调节双辊之间的间隙大小，控制产品的粒度大小，以提高合格粒度筛分的得率。 筛分设备通常采用振动筛，将破碎后的物料筛分成粒度较大、合格和粒度较大的三种。在实际生产过程中往往会在振动筛上加多层筛网筛出几种粒度范围内的产品，最后将粒度合格的产品进行包装销售。工业应用中通常采用500kg/包和25kg/包的方式进行包装。另外在生产过程中，对于特殊用途的产品也会用去石机和除铁机以降低产品的灰分。 对于粉末活性炭，主要是通过磨粉和包装两个过程。磨粉现在基本上大多工厂都是采用雷蒙磨设备生产，通过调节磨机的分析器可以生产出粒度为200目和325目的成品粉炭。 04深处理工段 针对某些特殊用途的产品，会将成品炭再进行酸洗、碱洗、水洗等深加工处理。
污泥制备活性炭及其应用研究报告
科技大学高新学院 结 课 论 文 科目：化工安全 ：泽根 学号：1204060229 班级：安单1201
污泥制备活性炭及其应用研究 [摘要]国污水处理事业的迅猛发展使得城市污水污泥数量与日俱增。若污泥处理处置不当，必将造成严重的二次污染。因此必须高度重视污水污泥的科学处理处置问题。分析污泥的来源与组分，对污泥制备活性炭的国外研究现状及实际应用进行研究，提出了污泥制备活性炭目前存在的问题。 近年来，活性炭在环境保护领域的应用越来越广泛，吸附工艺也越来越成熟，同时活性炭的需求量也越来越大。我国是活性炭生产大国，1997年活性炭产量仅次于美国，位居世界第二。但是我国的活性炭质量一直都比较低，并且以煤和木材为原材料的话活性炭加工工艺对环境破坏非常大。而城市污水处理厂大规模兴起和生物处理发的迅速发展，必将产生大量活性污泥。作为污水处理的副产物，城市污泥是一类特殊的固体废物，其产生量大，成分复杂，由胶体、无机颗粒、有机残片、细菌菌体等组成，是组成非常复杂的非均质体，含有60%～80%的有机物，被世界水环境组织命名为“生
物固体”，表明了污泥具有资源化的潜质。将污泥制成活性炭是很有发展前景的污泥资源化的处置方式之一，它在保证了污泥不会造成二次污染的基础之上，还能制得活性炭吸附材料。 1污泥的来源与组分从元素的角度来讲，污泥中的有机物主要包含碳（C）、氢（H）、氧（0）、氮（N）、硫（S）、氯（C l）等六种元素。从化学组成的角度来讲，污泥中的有机物组成包含毒性有机物、有机生物质和有机官能团化合物和微生物。污水处理厂的剩余活性污泥的主要组成成分为有机物，粗蛋白质大概占60%～70%，碳水化合物大约占25%左右，其无机灰分的含量仅为5%左右。 2污泥制备活性炭的国外研究现状污泥基活性炭的活化方法主要有物理活化、化学活化和化学-物理联合活化等。 2.1物理活化法物理活化法主要包括直接热解法和气体活化法。 2.1.1直接热解法直接热解法是指在氮气气氛的保护作用下，将污泥置于电阻炉中，将污泥加
活性炭在水处理中的特点、性质及应用
活性炭在水处理中的特点、性质及应用 活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，有效去除水中的氯、异色、异味、重金属等。带活性碳的水过滤器，是美国销售最广的净水装置。活性碳是以椰子壳为原料，颗粒均匀。表面具有大量微孔，形成巨大的比表面积（1克活性碳能吸附微尘的面积相当于2亩地大小），活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，吸附水中的氯、异色、异味等，也有以杏核壳等为原料的果壳碳和以煤为原料的煤质碳，吸附性能较椰壳碳差，价格也便宜很多。 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。 活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。 活性炭的性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 活性炭的作用 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。
一种改性活性炭的制备方法
一种改性活性炭的制备方法，黎福根，唐怀远Patents Publication number CN103043659 A Publication type Application Application number CN 201210548722 Publication date Apr 17, 2013 Filing date Dec 17, 2012 Priority date Dec 17, 2012 Publication number 201210548722.1, CN 103043659 A, CN 103043659A, CN 201210548722, CN-A-103043659, CN103043659 A, CN103043659A, CN201210548722, CN201210548722.1 Inventors 黎福根, 唐怀远 Applicant 湖南丰日电源电气股份有限公司 Export Citation BiBTeX, EndNote, RefMan Patent Citations (3), Classifications (1), Legal Events (3) External Links: SIPO, Espacenet 一种改性活性炭的制备方法 CN 103043659 A Abstract 本发明公开了一种改性活性炭的制备方法，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；其制备过程是先使用活性炭吸附铅离子；再使用碱将铅离子沉积在活性炭表面；最后通过热处理使氢氧化铅分解成氧化铅，并负载在活性炭表面；活性炭、铅盐与碱通过球磨方法发生化学反应，然后在保护气环境下通过高温处理制备。本发明制备工艺简单，生产周期短，易于工业化生产，设备投资较少；绿色环保；应用广泛；能够增大活性炭的比电容。 Claims(2) 1. 一种改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；所述的改性活性炭的制备过程是：1.先使用活性炭吸附铅离子； 2.再使用碱将铅离子沉积在活性炭
活性炭再生问题总结复习进程
活性炭再生问题总结
1、活性炭来源 活性炭产品种类很多，按生产原料不同可分为：煤基活性炭、木质活性炭、果壳活性炭和、 合成活性炭等。一般活性炭产品的比表面积可达500-1200m2/g. 按孔径分： 国际纯粹与应用化学联合台(IuPAcl972)依据不同尺寸孔限中分子吸附的不同，将孔分为三类： w＞50nm的为大孔 2nm＜W＜50nm的为中孔； w＜2nm的为微孔。 2、活性炭再生 a)必要性 活性炭再生是活性炭制备的重要组成之一。活性炭使用一段时间后会吸附饱 和，从而丧失吸附能力成为“废炭”。若直接将吸附饱和的炭丢弃不仅会增 加应用成本，还可能会导致二次污染，因此从经济和环保两方面考虑，活性 炭的“再生”意义重大。 b)方法分类及其优缺点 ●热再生法 热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点，但在再生过程中,须外 加能源加热，投资及运行费用较高。 ●生物再生法 ●催化再生法 ●微波再生法 c)具体工艺（微波再生，重在流程）
活性炭补充： 微波再生（机器约30万一台） 是在热再生法的基础上发展起来的新型活性炭再生技术 通过SEM照片可以很明显的看出原始活性炭与微波改性后的活性炭的差别.原始活性炭表面杂质较多,并且很多孔道被杂质堵塞;经微波处理后,活性炭表面的杂质被去除,孔道更加通畅从而保证了甲苯更加容易进入活性炭的中孔和微孔,也
情况下,会有一部分孔道因收缩而失去吸附能力,从而导致高温改性的活性炭物理吸附能力的下降,但由于高温改性会增加碱性基团的含量,因此相应的化学吸附能力会有所提高.实验中850℃改性的活性炭吸附能力最高就是证明.但由于到达一定温度(一般高于1 000℃)后活性炭表面酸性基团基本分解完毕,此时的活性炭化学吸附能力不会再有明显提高,但继续升温会导致孔道不断变小,从而导致吸附能力下降,因此一味提高改性温度是不经济也是不合理的. 4. 1 微波对活性炭的改性作用 首先活性炭是一种很好的微波吸收材料［54］，它的吸附性能主要由它的孔隙结构和表面化学性质决定，活性炭本身能够有效地吸收微波能量，会烧失一部分炭成分，从而使活性炭的孔径扩大。另外，在微波的辐射下，体系温度迅速升高，以致活性炭孔道中吸附焦化废水的有机物由于在高温挥发或炭化分解，最终矿化产生CO2、水蒸气等气体重新造孔，从而使活性炭恢复到原来的吸附活性，再次吸附物质，即活性炭再生［55－57］微波再生的活性炭接近于单层吸附，原因是微波使活性炭的孔容发生变化的主要是中孔，这些再生的中孔有利于焦化废水中的小分子物质进入活性炭内部; 其次，微波辐射对活性炭表面结构也有一定的影响: 酸性官能团、酚羟基和羧基大量减少，碱性官能团增加，这些变化均有利于物质的吸附 4. 2 微波与活性炭协同作用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用 活性炭是用生物有机物质（包括煤、石油和沥青等在内）经过炭化、活化等过程制成的一种无定形炭。它具有多孔结构、巨大的比表面积、吸附容量大、速度快和饱和可再生等特点，能够有效地去除水中的臭味、天然和合成溶解的有机物、微污染物以及一些大气中的污染气体等，但是普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故普通活性炭需要进一步的改性，满足实验和工程需要。现在常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。 标签：活性炭；改性方法；水处理 活性炭是一种吸附性很强的环境友好型吸附剂，有很好的吸附性能和催化性能。活性炭的原料来源广泛并且具有很高的安全性和稳定性，具有耐酸碱、耐热、易再生等特点。实践表明，活性炭对水中溶解的有机溶剂有很好的吸附性能，对水质浑浊有明显的澄清作用，并且能够去除水中的异味、臭味等，还能够过滤水中的微生物，因此在水处理行业中有着非常广泛的应用。本文就活性炭的改性方法和其在水处理方面的应用进行了简述，旨在为活性炭及其改性产物在水处理行业中的应用提供一定参考。 1、活性炭的改性方法 1.1表面氧化改性 表面氧化改性是通过氧化剂对活性炭进行处理，从而使活性炭表面的官能团发生氧化，提高含氧的官能团（羧基、酚羟基、酯基等）数量，增强活性炭的亲水性能，即极性，增强对极性物质的吸附能力的改性方法，常用的氧化剂主要是双氧水、硝酸、臭氧、高氯酸等。其中硝酸的氧化性最强，能够产生许多的酸性基团，其他氧化剂则相对温和，可以用于调整活性炭的表面酸性。氧化改性后的活性炭材料表面几何形状更加均匀，并且使用不同的氧化剂能够得到韩阳官能团数量和极性不同的活性炭材料，其中，酸性含氧官能团含量的多少与氧化程度有很大的关系。 1.2 活性炭表面化学性质的改性方法 活性炭表面化学性质的改变主要是通过一定的方法改变活性炭表面的官能团以及表面负载的离子和化合物，从而改变其表面的化学性质达到活性炭的吸附能力的提高。活性炭表面化学性质改性方法可分为：表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法、酸碱法等。在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更好的改性效果。 1.2.1 表面氧化法
活性炭的制备及再生研究进展.
013,V o l .30N o .12化学与生物工程 C h e m i s t r y &B i o e n g i n e e r i n g 基金项目:广东省科技计划项目(2012A 020602061收稿日期:2013-08-13 作者简介:周琴(1987-,女,江苏宿迁人,硕士研究生,研究方向:生物质转化和开发利用;通讯作者:黄敏,教授,E -m a i l :m i n _h u a n g @1 63.c o m 。d o i :10.3969/j .i s s n .1672-5425.2013.12.003活性炭的制备及再生研究进展 周琴1,2 ,沈健1,黄敏2 (1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113000;2.广东石油化工学院,广东茂名525000 摘要:活性炭具有吸附-脱附速率快、可再生等特点,是人们关注的热点。综述了目前活性炭的制备和再生方法,分析了它们的优缺点。指出随着人们环保意识的加强、对低能耗技术要求的提高,微波技术因其节能、省时、环保,在活性炭的制备和再生方面均具有广阔的应用前景。 关键词:活性炭;制备;再生 中图分类号:T Q 424.1文献标识码:A 文章编号:1672-5425(201312-0010-04 活性炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积,
表面可附加特殊官能团,具有吸附性能良好、化学性质 稳定、容易再生等优点[1,2] ,作为吸附剂、催化剂、催化 剂载体、 储存气体及电能、双电层电容器电极材料广泛应用于食品、医药、化工、环保等领域[ 3- 7]。随着人们生活水平的提高及环保意识的加强, 对活性炭的性能也提出了更新、 更高的要求,这也是活性炭未来发展的必然趋势[ 8] 。目前,活性炭产品除了常规的粉状炭、粒状炭、破碎炭、 柱状炭、纤维活性炭以外,还出现了超细活性炭粉末、蜂窝状活性炭、磁性活性炭、板状活性炭、球状活 性炭等[3] 。活性炭的制备原料十分广泛,几乎所有含 碳物质都可用来制备活性炭,主要可以分为木质和煤质,国内制备活性炭的最常用原材料是煤和椰子壳 [9,10] 。近年来,随着人们环保意识的加强、资源的短
活性炭在工业生产中应用
1、前言据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108 m3 ，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1]，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。 2、活性炭活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。 2.1 活性炭的分类在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。 粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1]. 2.2 活性炭吸附活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。 2.3 影响活性炭吸附的因素吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2].吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3、活性炭在污水处理中的应用由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。 3.1 活性炭处理含铬废水铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH 值的不同分别以不同的形式存在。活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr （Ⅵ） .活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基（- OH）、羧基（-COOH）等，它们都有静电吸附功能，对Cr （Ⅵ）产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr （Ⅵ），吸附后的废水可达到国家排放标准[4]. 试验表明：溶液中Cr （Ⅵ）质量浓度为50 mg/ L ，pH = 3 ，吸附时间1. 5 h 时，活性炭的吸附性能和Cr （Ⅵ）的去除率均达到最佳效果[5]. 因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr （Ⅵ）的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。 3.2 活性炭处理含氰废水在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物[6]，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多[7].但由于CN_、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC （因品种而异）[6] ，在处理成本上不合算。 3.3 活性炭处理含汞废水活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2-3 mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。
活性炭再生工艺效果分析
活性炭再生工艺效果分析 成建光 （山东华科再生资源有限公司，山东，东营，257019） 摘要：随着工业发展的需要，活性炭的使用越来越广泛，废活性炭的再生利用越来越重要。再生活性炭的性能指标直接影响再生活性炭的使用价值；所以提高活性炭再生工艺获得高性能指标的再生活性炭是再生活性炭行业的关键问题。重点介绍了一种新的再生活性炭的工艺设备；从再生活性炭的产率，再生活性炭的空隙特征，再生活性炭的微观表面特征和再生活性炭的吸附特征等方面对再生活性炭的性能指标进行了探索。由此对新再生活性炭工艺设备的工艺效果进行了验证分析。 关键词：活性炭；再生；工艺效果 Effect Analysis of Activated Carbon Regeneration Process Cheng Jian Guang （ShanDong Huake renewable resources Ltd.，ShanDong，DongYing，257019） Abstract：With the need of Industrial Development, a ctivated carbon is used more and more widely,the regeneration of waste activated carbon is becoming more and more important.The performance indexes of the regenerated activated carbon directly affect the use value of the regenerated activated carbon.So it is a key problem to improve the regeneration technology of activated carbon to obtain high performance indexes of regenerated activated carbon.This paper mainly introduces a new technology for the regeneration of activated carbon.The properties of activated carbon were explored from the aspects of the properties of the activated carbon, the characteristics of the regeneration of activated carbon, the characteristics of the regeneration of activated carbon and the adsorption characteristics of activated carbon.The process effect of the new regenerated activated carbon process equipment is verified. Key Words：Activated carbon；regeneration;Process effect 随着工业的发展，人们生活水平的不断提高及环境保护的要求，活性炭的使用量不断增加，废活性炭的再生对提高资源利用效率，发展循环经济，建设节约型社会具有十分重要的意义。资源消耗殆尽只是时间问题，资源必须反复循环利用。废活性炭再生利用是保持活性炭行业持续发展后劲的必有之路，也是目前经
活性炭的再生方法
活性炭的再生方法 1.热再生法 加热再生法是发展史最长应用最广泛的一种再生方法。加热再生过程是利用吸附饱和活性炭中的吸附质能过在高温下从活性炭孔隙中解吸的特点，使吸附质在高温下解吸，从而使活性炭原来被堵塞的孔隙打开，恢复其吸附性能。施加高温后，分子振动能增加，改变其吸附平衡关系，使吸附质分子脱离活性炭表面进人气相。加热再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性，而且再生彻底，一直是再生方法的主流。 加热再生有再生率高，再生时间短(颗粒炭30—60min，粉状炭几秒钟)等优点，但也有再生损失大(每次损失约3％一10％)，运转条件严格，操作费用大等缺点。 2.生物再生法 生物再生法是利用微生物将活性炭表面吸附的有机污染物降解。生物再生法与污水处理中的生物法相类似，也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小，有的只有几纳米，微生物不能进入这样的孔隙，通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象，即细胞酶流至胞外，而活性炭对酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。 活性炭生物再生的设备和工艺均比较简单、且方法本身对活性炭无危害作用。但是有机物氧化速度缓慢、再生时问长，吸附容量的恢复程度有限，更重要的是对吸附质具有一定选择性，生物不能降解的吸附质不能应用此法。 3.溶剂再生法 溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来。根据所用溶剂的不同，可分为无机溶剂再生法和有机溶剂再生法。前者用无机酸(H2SO4、HCl等)或碱(NaOH等)作为再生溶剂；后者用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂萃取吸附在活性炭上的吸附质。 溶剂再生法一般比较适用于那些可逆吸附，如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较强，往往一种溶剂只能脱附某些污染物，而水处理过程中的污染物种类繁多，变化不定，因此一种特定溶剂的应用范围较窄。溶剂再生法再生效率较低，只能达到60-70%，而且会带来二次污染，应用受到限制。 4.电化学再生法 电化学再生法将活性炭填充在两个主电极之间，在电解液中加以直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端成阳极，另一端呈阴极，形成微电解槽，在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的污染物大部分被分解，小部分因电泳力作用发生脱附而使活性炭再生。 电化学再生法操作方便且效率高、能耗低、炭损失少，受处理对象局限小，可以避免二次污染。但是。再生活性炭的吸附性能随再生次数的增加而略有下降。 5.超临界流体再生法 许多物质在常压常温下对某些物质的溶解能力极小, 而在亚临界状态或超临界状态下却具有异常大的溶解能力。在超临界状态下, 稍改变压力, 溶解度会产生数量级的变化。利用这种性质, 可以把超临界流体作为萃取剂, 通过调节操作压力来实现溶质的分离, 即超临界流体萃取技术。超临界流体(SCF) 的特殊性质和其技术原理确定了它用于再生活性炭的可性性，二氧化碳的临界温度31℃, 近于常温, 临界压力( 712MPa) 不甚高, 具有无毒、不可燃、不污染环境以及易获得超临界状态等优点, 是超临界流体萃取技术应用中首选的萃取剂。 通过理论分析和实验结果, 证明SCF 再生方法具有以下优点: (1) 温度低, SCF 吸附操作不改变污染物的化学性质和活性炭的原有结构, 在吸附性能方面
新型碳材料及其应用
谈谈新型碳材料及其应用
谈谈新型碳材料及其应用 碳材料是一种古老而又年轻的材料，即有古老的产品也有现代科学技术进步所创新的产品，而新型碳材料就是由传统的碳材料经过一系列的加工工艺而制的一种新型材料。新型碳材料主要有活性炭、碳纤维、石墨烯、石墨、纳米碳管、金刚石、富勒烯、其他新型碳材料。新型碳材料具有密度小、强度大、刚性好、耐高温、抗化学腐蚀、抗辐射、抗疲劳、高导电、高导热、耐烧蚀、热膨胀小、生理相容性好登一系列优异的特性，是军民两用的新材料，被称为是第四类工业材料。应用于冶金、化工、机械、汽车、医疗、环保、建筑日常生活等领域。特别是航天和核工业部门不可缺少的工程结构材料。新型碳材料的发展和应用对提高军事实力和工业产品是竞争力都是至关重要的，已经成为衡量一个国家科技水平、军事和经济实力是标志之一。 活性炭是被其广泛使用的一种新型碳材料，其又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素，活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。在石化行业，活性炭在无碱脱臭乙烯脱盐水工艺中起到了关键的作用；在电力行业，活性炭被用于电厂水质处理及保护；在化工行业活性炭用于化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制过程中；在食品行业，它被用于饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭，在黄金行业，在黄金提取和尾液回收起到至关重要的作用；环保行业，被用于污水处理、
废气及有害气体的治理、气体净化，总之活性炭被其广泛的用于各行各业中。 碳纤维是新型碳材料家族中的又一个典型代表，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。不仅杨氏模量大，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性也出类拔萃。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，可以构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。总之碳纤维是被广泛用于民用，军用，建筑，化工，工业，航天以及超级跑车领域的。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。在纳电子器件方面，利用石墨烯加入电池电极材料中可以大大提高充电效率，并且提高电池容量；也可以应用于许多其他潜在的能源存储领域如超级电容器、电磁炮等。石墨烯可以代替硅生产超级计算机；在光子传感器、基因电子测序和隧穿势垒材料也有重要的用途。 纳米碳管，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是sp2杂化，形成六边形平面的圆柱面。各国都加紧了碳纳米管的应用研究，研制出具备良好储氢性能的碳纳米管和具备初步显示功能的碳纳米管显
活性炭的制备
活性炭的制备 1 活性炭的制备原料 (1) 2 活性炭的制备方法 (1) 3 煤基活性炭的制备方法 (2) 4 煤基活性炭中的粘结剂 (3) 1 活性炭的制备原料 活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件[22]。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素，活性炭可用各种类型的碳质材料来制备，来源非常广泛，大体可以分为以下几类： ①有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等； ②植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等； ③煤及煤的衍生物，如各种不同煤化度的煤及其混合物。 原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤（褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤）、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳，表面化学性质活泼，孔隙率高、比表面积大，其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面，德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作，并取得了一定成果。 2 活性炭的制备方法 活性炭的制备方法主要可以分为：碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。碳化法是将碳质原料置于惰性气氛中，以适当的热解条件得到碳化产品的方法。其基本原理是基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应，表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中，碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出，从而在半焦上留下孔隙。碳化法适用于高挥发分原料，是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5～15°C/min，碳化温度多在500～
活性炭再生及新技术研究
活性炭再生及新技術研究 摘要〆活性炭是一種大量消耗資源的產品，其再生工藝分為藥劑洗脫的化學法、生物再生法、濕式氧化法、電解氧化法、加熱再生法等。介紹了一種新型的高溫加熱再生方法--放電高溫加熱再生法，它能夠在5～10 min完成升溫、乾燥、焙燒、活化的過程，使活性炭達到再生，炭損耗率小於2％，碘吸附恢復卑達到95％。 活性炭在水處理運行中存在使用量大、價高的問題，其費用往往占運行成本30％-45％。用過的活性炭不經處理即行廢棄，不僅對資源是很大的浪費，還將造成二次污染。因此，將用過的飽和炭進行再生具有顯著的經濟價值。活性炭再生(或稱活化)，是指用物理或化學方法在不破壞活性炭原有結構的前提下，將吸附於活性炭微孔的吸附質子以去除，恢復其吸附性能，達到重複使用目的。 1 活性炭再生的幾種方法 1〃1 藥劑洗脫的化學法 對於高濃度、低沸點的有機物吸附質，應首先考慮化學法再生。 (1)無機藥劑再生。是指用無機酸(硫酸、鹽酸) 或鹼(氫氧化鈉)等藥劑使吸附質脫除，又稱酸鹼再生法。例如吸附高濃度酚的炭，用氫氧化鈉溶液洗滌，脫附的酚以酚鈉鹽形式被回收，再生工藝流程見圖1。吸附廢水中重金屬的炭也可用此法再生，這時再生藥劑使用HCl等。 (2)有機溶劑再生。用苯、丙酮及甲醇等有機溶利，萃取吸附在活性炭上的吸附質。再生工藝流程見圖2。例如吸附高濃度酚的炭也可用有機溶劑再生。焦化廠煤氣洗滌廢水用活性炭處理後的飽和炭也可用有機溶劑再生。 採用藥劑洗脫的化學再生法，有時可從再生液中回收有用的物質，再生操作可在吸附塔內進行，活性炭損耗較小，但再生不太徹底，微孔易堵塞，影響吸附性能的恢復率，多次再生後吸附性能明顯降低。 1〃2 生物再生法 利用經過馴化培養的菌種處理失效的活性炭，使吸附在活性炭上的有機物降解並氧化分解成C02 和H20，恢復其吸附性能，這種利用微生物再生飽和炭的方法，僅適用於吸附易被微生物分解的有機物的飽和炭，而且分解反應必須徹底，即有機物最終被分解為C02和H20，否則有被活性炭再吸附的可能。如果處理水中含有生物難降解或難脫附的有機物，則生物再生效果將受影響。 生物再生試驗流程見圖3。吸附試驗時4柱串聯運行，再生運行時4柱並聯操作。 近年來利用活性炭對水中有機物及溶解氧的強吸附特性，以及活性炭表面作為微生物聚集繁殖生長的良好載體，在適宜條件下，同時發揮活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用，這種協同作用的水處理技術稱為生物活性炭(Biological Activated Carbon，BAC)。這種方法可使活性炭使用週期比通常的吸附週期延長多倍，但使用一定時期後，被活性炭吸附而 難生物降解的那部分物質仍將影響出水水質。因此在飲用水深度處理運行中，過