活性炭窑

活性炭生产工艺活性炭的种类和用途活性炭是具有发达孔隙结构、有很大比表面积和吸附能力的炭。

每克活性炭的总表面积可达1500平方米以上。

活性炭的种类很多，按原料不同可分为植物原料炭、煤质炭、石油质炭、骨炭、血炭等等；按制造方法可分为气体活化法炭、即物理活化法炭；化学活化法炭，即化学药品活化法炭；化学——物理法活性炭；按外观形状可分为粉状活性炭、不定型颗粒活性炭、定型颗粒活性炭、球形炭、纤维状炭、织物状炭等；按用途可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等。

活性炭具有吸附性能、催化性能，它不溶于水和其他溶剂，具有物理和化学上的稳定性。

除了高温下同氧接触、同臭氧、氯、重铬酸盐等强氧化剂反应外，在实际使用条件下都极为稳定。

由于活性炭作为吸附剂的优异特性，所以活性炭的用途非常广泛。

我国活性炭目前多在葡萄糖、医药和味精生产中使用，在环境保护、作催化剂和催化剂载体中的应用还不够广泛。

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%值得注意的是，不同方法制得的活性炭，它的选择吸附性会不同，各有一定适用范围，使用不当则效果不佳。

活性炭生产的发展情况1. 国外活性炭生产的发展概况八十年代，世界活性炭生产能力约70万吨/年。

主要生产国为：美国15万吨/年，原苏联9万吨/年，日本7万吨/年，德国7万吨/年，英国6万吨/年，法国5万吨/年，荷兰4万吨/年，意大利2万吨/年。

预计近年来还有较大幅度增长。

活性炭生产之所以有如此迅速的发展，这应归功于应用领域的扩大和活性炭本身的不可替代性。

活性炭被广泛用于液相和气相中起吸附、脱色、精制、分离、催化及催化剂载体等。

在发达国家活性炭在环境治理方面用量约占总量的1/3，主要是水源、饮水净化及工业废水、生活废水处理。

近年来，国外在新产品开发方面，一是采用多种原料，多种工艺研制出具有特殊性能的活性炭。

二是采用对活性炭进行二次加工的方法研制出多种高效能、多功能的活性炭制品，使活性炭呈现新的活力。

2. 国内活性炭生产的发展概况我国活性炭生产在党中央改革开放的总方针指引下有了很大发展。

1981年产量为1.2万吨，1982年上升到了3万吨，1983年达3.5万吨，1987年为4.5万吨，1991年为6万吨，1995年产量已突破8万吨，全国出口量达到5.3万吨，我国已成为活性炭生产大国。

近年来，许多企业进一步开发产品品种的原材料来源，向着产品的高、精、尖方向发展，成为外销产品的基地；无论在设备引进、消化吸收、改造或制造工艺方面。

近年来均有长足的进步；在品种研究上，不仅形成系列多品种，而且在炭纤维、炭分子筛、高比表面积、高吸附值活性炭的研究方面也取得了较大进展；不少厂家在降低能耗、治理污染、提高社会效益和经济效益方面做了大量工作，取得了较好的成效。

活性炭的吸附特性活性炭与其他吸附剂如硅胶、沸石、活性白土等相比较，具有许多特点。

1. 有较发达的孔隙结构，比表面积大活性炭具有发达的孔隙结构，除了活性分子筛以外，孔径分布范围较广，具有孔径大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各种物质。

同时具有大量的微孔，因而比表面积很大，吸附力也大。

活化方法对制得活性炭的孔隙大小有很大影响。

2. 活性炭的表面特性活性炭的表面性质因活化条件而不同，高温水蒸汽活化的活性炭，表面多含碱性氧化物，而氯化锌活化的活性炭，表面多含酸性氧化物，后者对碱性化合物的吸附能力特别大。

活性炭具有的表面化学性质、孔径分布和孔隙形状不同，是活性炭具有选择性吸附的主要原因。

3. 催化性质活性炭作为接触催化剂用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。

它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。

活性炭在化学工业中常用作催化剂载体，即将有催化活性的物质沉积在活性炭上，一起用作催化剂。

这时，活性炭的作用并不限于负载活化剂，它对催化剂的活性、选择性和使用寿命都有重大影响，它具有助催化的作用。

4. 化学性质稳定、容易再生活性炭的化学性质稳定、能耐酸、耐碱，所以能在较大的酸碱度范围内应用；活性炭不溶于水和其他溶剂，能在水溶液和许多溶剂中使用；活性炭能经受高温高压的作用，由于它的催化活性，在有机合成中常作为催化剂或载体。

活性炭使用失效时，可用各种方法多次反复再生，使其恢复吸附能力，再用于生产。

如果再生得法，可达到原有的吸附水平。

活性炭在国防建设及工农业生产等各个领域的使用情况活性炭作为吸附剂具有优异特性，现已在工业、农业、国防、科技以及人民生活各个领域中广泛使用，成为国民经济不可缺少的重要物质。

1. 气相吸附方面的应用（1）废气净化和回收用于净化工业上排放的有害气体，如废烟气的脱硫等；回收挥发散失的溶剂如丙酮、酯类、苯、汽油等。

（2）防御毒气和有害气体在国防和民用工业中用活性炭装填各种防毒面具，制造防御放射性物质的纺织品。

（3）原子能设施中的应用用于捕集和去除泄漏的放射性物质。

(4）其它用活性炭填充气体钢瓶，增加贮存气体的容量；用于香烟滤嘴滤除尼古丁等。

2. 液相吸附方面的应用（1）食品工业用于葡萄糖、饴糖、味精、油脂、酒等的脱色精制，除去色素、胶质和其它杂质。

（2）医药工业用于抗菌素、解热药、维生素、注射用针剂等除去色素、杂质等。

（3）化学药品用于各种有机和无机药品，如酯类、酚类、柠檬酸、草酸等的脱色精制。

（4）环境保护用于净化用水，处理废水等。

（5）其它在冶金工业中用于回收金、银、钯等贵重金属。

3. 为催化剂和催化剂载体活性炭本身有各种催化活性，可单独作催化剂，应用于卤化、氧化脱氢等化学反应中。

某些活性炭也是优良的催化剂载体，应用在醋酸乙烯酯合成、卤化、氧化、聚合等反应中。

4. 医药方面的应用活性炭作为外用药，用于烂疮、化脓化创伤，也可用于内服药治疗腹泻。

活性炭能吸附病毒、细菌毒素、药物等，可用于治疗中毒或过量服药的病人。

5. 农业和其它方面的应用活性炭施用于土壤中，能促进氮的生物固定作用，除去农药对作物的毒害等。

此外，活性炭还用作制造锌—空气电池的电极。

什么叫化学药剂活化法？氯化锌为什么能使炭活化？用氯化锌和其他化学药物作为活化剂生产活性炭的方法，称为化学药剂活化法，简称化学法。

常用的化学药物有氯化锌、磷酸，也有用硫酸钾和硫化钾的，国内主要用氯化锌作为活化剂。

氯化锌的活化作用主要是：1. 氯化锌对植物原料中的纤维素起润胀、胶溶以致溶解作用，药液渗透到原料内部，溶解纤维素而形成孔隙。

2. 氯化锌在高温下具有催化脱水作用，使原料中的氢、氧原子以水的形式分离出来，使更多的碳保留在原料中，提高了活性炭的得率。

用氯化锌作活化剂，能降低活化温度，活化时产生的焦油颜色明显变浅，这说明木屑的活化过程与通常的热解反应有所不同。

3. 氯化锌在炭化时能起骨架作用，即它们在原料被炭化时给新生的碳提供一个骨架，让碳沉积在它的上面。

新生的碳具有初生的键，有吸附力，能使碳与氯化锌等锌化物结合在一起。

当用酸和水把氯化锌等无机成分溶解洗净之后，碳的表面便暴露出来，成为具有吸附力的活性炭内表面积。

这种作用最明显的体现是：活性炭的孔隙总容积随锌屑比的增大而增大。

而且当锌屑比大时，可以制得过渡孔较发达的活性炭，锌屑比小时，又可制得微孔较发达的活性炭。

氯化锌连续法生产粉状活性炭的工艺流程氯化锌连续法生产粉状活性炭的工艺流程如下：1. 屑的筛选和干燥木屑由斗式提升机送到振动筛筛选，选取6—40目木屑，由鼓风机输送到旋风分离器，分离后的木屑落如贮仓中。

然后进行气流干燥，木屑由贮仓下面圆盘加料器定量连续地落入螺旋进料器，加入热风管，由热风炉来的热空气高速气流带走及干燥，木屑含水率由原来的40%左右下降到15%—20%，干木屑在旋风分离器分离后落入干木屑贮仓。

2. 化锌溶液的配制氯化锌溶液的配制是根据生产的要求，配制规定浓度的氯化锌溶液。

配制时，将回收工序回收的浓度40美度的锌液，用泵泵入配锌池中，再加入固定氯化锌和盐酸，配制成规定浓度和酸碱度的氯化锌溶液，或直接用水配制亦可，然后用泵泵入浓锌池备用。

3.捏和用泵将浓锌池的氯化锌液泵入浓锌液高位槽，由于木屑贮仓下部落下的木屑用斗式提升机提升至计量槽，一定量的木屑放入捏和机，同来自高位槽的定量浓锌液拌和后，倒入回转炉的料斗中。

4. 、活化由料斗下部的圆盘加料器和螺旋进料器将木屑加入回转炉，从炉的另一端通入热烟道气，将木屑炭化和活化，活化料落入出料室，定期取出，用小车推到回收工序的斗式提升机加料处。

5. 回收、漂洗开动斗式提升机，将活化料加入回收桶回收氯化锌。

先用25—30波美度的氯化锌溶液洗涤，得到的浓锌液送往配制氯化锌溶液，再用较稀的锌液洗涤，洗涤时加入适量盐酸，并将溶液加热到70摄氏度以上，使氧化锌转变为氯化锌。

最后要求洗涤液的浓度降至1波美度以下。

回收过的炭用水冲入漂洗桶中，用90摄氏度以上的热水漂洗，第二次漂洗时加入适量盐酸，并加热至沸腾，以除去炭中的铁质，直至洗液不含铁为止。

6. 离心脱水、干燥和粉磨活性炭在离心机中脱水，然后在外热式回转干燥器中干燥至含水率4—6%，再送往球磨机磨粉即为成品。

另外附设专门的废气、废水处理系统，以回收烟气中的氯化锌和盐酸，消除公害。

氯化锌活化对原料的要求氯化锌法生产粉状活性炭的原料主要是木屑，生产糖用炭时，最好使用杉木屑和松木屑，纯杉木屑更好。

新鲜的松木屑含松脂较多，不利于氯化锌溶液的渗入，如果存放一段时间，使挥发成分自行挥发和氧化后再使用则较为有益。

但存放时间不宜过长，以免木屑腐烂变质。

当生产其它活性炭品种时，可使用多种树种的混合木屑。

对木屑要求为：粒度6—40目，不含板皮、木块、泥沙和铁屑等，含水率为15%—20%。

为了使工艺操作稳定，木屑需用振动筛进行筛选，选取符合要求的木屑颗粒，并除去杂质，以免影响产品质量。

筛选好的木屑含水率约40%。

一般采用气流干燥器进行干燥。

它由热风炉、风机和干燥管组成。

干燥管由钢板制成，直径300毫米，高20米左右。

木屑送入干燥管，由热风炉送来的120—150摄氏度的热空气带动木屑，以8米/秒的速度通过干燥管，干燥后的木屑含水率降到15%—20%，经旋风分离器回收。

木屑的干燥，有的工厂采用回转炉。

木屑间接被烟道气加热而干燥。

生产时，木屑由加料口一端进入筒体内，随着筒体的转动及一定的坡度慢慢向前移动，烘干的木屑连续由出料口卸出。

由燃烧室烧煤产生的烟气先在筒体外面流过，加热筒体，然后进入筒体内部的烟管，以便充分进行热交换，最后排入烟囱。

操作时，应根据炉温情况，控制好加料量。

同时炉温不能太高，以防木屑燃烧。