活性炭工艺精选 课件
活性炭的制备工艺PPT精选文档
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无机药剂再生法(酸或碱再生法)
废水
4％NaOH 水
再
吸
生
附
处理水
HCl
酚钠盐槽
泵
酚回收
用无机酸(硫酸，盐酸)或碱(氢氧化钠)等药剂洗
后再使置换物质脱附，活性炭得到再生； ➢外部加热，升高温度改变平衡条件，因为随温度升高
吸附量减少，因而使吸附质脱附； ➢降低剂中溶质浓度(或压力)使吸附质脱附； ➢用分解或氧化的方法，使吸附质(有机质)除去。
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活性炭的再生方法－药剂再生法
这种方法是用酸、碱等无机药品和苯，丙 酮，甲醇等有机溶剂处理，对吸附质进行化 学反应，萃取，置换，而使吸附质脱附。
有机硫
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工艺参数
➢ 炭化温度
炭化物孔径、微晶结构
➢ 活化温度
蒸汽活化法：850－950℃， 烟道气活化：900－950℃， 空气活化：600℃
➢ 活化剂种类 ➢ 活化剂流速及浓度
孔结构、烧失率、均匀度、活化时间
➢ 炭粒度
活化剂的扩散、活化时间、均匀度
9
煤质活性炭的生产－生产原理
炭化原理 煤质活性炭的生产要经过炭化，活化两个阶段，
煤质活性炭的生产与再生
1
Why coal?
– Structure similar high aromaticity
2
Why coal?
– Price Cheap – Bosom Abound
• Disadvantages
– Ash – Variety
3
煤质活性炭用煤
柱状活性炭生产工艺流程详解图讲课教案
柱状活性炭生产工艺流程详解图活性炭生产工艺流程就是将原料煤通过磨粉、造粒、炭化和活化生产颗粒活性炭的过程。
根据造粒的形状，活性炭生产工艺又可分为柱状活性炭生产工艺、压块活性炭生产工艺（生产不定形破碎炭）和球状活性炭生产工艺。
柱状活性炭生产工艺流程该工艺流程如下：首先将原料煤磨粉到一定细度（一般为95%以上通过180目），加入一定数量的粘结剂（常用的粘结剂为煤沥青焦油，也可以用亚硫酸盐纸浆废液、糖蜜、淀粉溶液、羧甲基纤维素等）和水（采用催化活化法时则同时添加一定数量的催化剂）在一定温度下捏合一定时间；待加入的粘结剂和水与煤粉充分的浸润、渗透和分散均匀后，通过成型机在一定压力下用一定直径的挤条模具挤压成炭条；炭条经风干后炭化，炭化好的炭化料经筛分成合格的炭化料，加入活化炉进行活化；活化好的活化料经过筛分、包装即为柱状活性炭成品；活化料筛分时的筛下物用于生产副产品加以回收，筛下物颗粒部分用于生产破碎状颗粒活性炭成品，筛下物粉末部分通过磨粉生产粉状活性炭成品。
柱状活性炭成有时需要按照市场需求进行酸洗、浸渍等处理。
柱状活性炭生产工艺流程框图本工艺是煤基活性炭生产中较为复杂的一种生产工艺，在国内外规模化工业生产已有几十年的历史，工艺技术比较成熟，应用比较广泛。
本工艺在中国国内的发展始于20世纪50年代后期，当时由太原新华化工厂从前苏联引进斯列普活化炉生产线生产煤基柱状活性炭，经过国内几代活性炭技术人员的努力，该工艺得到了长足的提高和完善，尤其是20世纪80年代中期以后，该工艺在国内取得了飞速发展。
目前该工艺在国内应用比较普遍，尤其是宁夏地区的煤基活性炭生产厂商基本都是采用此工艺。
本工艺活化采用的活化气体（活化剂）为水蒸汽和烟道气，其中烟道气是水蒸汽活化过程中产生的煤气的燃烧产物。
活化过程是水蒸汽和烟道气的交替活化或混合活化。
本工艺对原料适应比较广泛，可生产高、中、低档各类活性炭品种，产品强度高，质量指标可调范围广，既可用于气相处理，也可用于液相处理，因此本工艺生产的产品应用范围比较广泛，市场适应性好，推荐本工艺作为项目主要生产工艺。
活性炭生产工艺简介PPT讲稿
学活性好，是生产高档活性炭的优质原料。宁夏的活 性炭企业主要采用太西无烟煤作为主原料生产柱状活 性炭。
生产工艺流程
• 以太西无烟煤为主原料的合格原料煤入厂后，被粉碎到
一定细度（一般为200目），然后配入适量黏结剂（一 般为煤焦油）在混捏设备中混合均匀，然后在一定压力 下用一定直径模具挤压成炭条，炭条经炭化、活化后， 经筛分、包装制成成品活性炭。
• 1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事
件。这是由于原水中苯酚和消毒用的氯发生异臭所致。后来，德国等地的 自来水厂也发生了同样的事件，而这些事件都是用活性炭处理解决的。从 此以后，环境保护日益受到重视，政府的法令也日趋严格，不仅在净水方 面，在其他领域也得到广泛应用，由此，活性炭进入全面发展阶段。
• ②灰分 煤灰分含量高会降低煤的发热量，影响炭化料及活性炭
产品的机械强度，影响活性炭的孔隙结构，降低活性炭的吸附能 力，使活性炭产品杂质增加，限制了煤基活性炭的应用领域。但 是有些矿物质如CaO,MgO,Fe2O3,K2O及Na2O等可以催化煤 中碳与水蒸气的反应，加快反应速度，提高活化炉的产量。一般 要求灰分≤6%，目前我们要求采用的原煤灰分≤3%。
活性炭生产工艺简介课件
活性炭的应用及发展过程
• 活性炭是含碳的物质经过炭化和活化制成的多孔
性人造炭质吸附剂。它具有发达的孔隙结构和巨 大的比表面积，可用作吸附剂，催化剂和催化剂 载体。
• 活性炭作为人造材料，是在1900年到1901年发
明的，其发明者是拉费尔·王·奥斯特莱科，他采 用化学活化法和物理活化法制造活性炭而获得专 利。 1911年，门高德博士在维也纳附近的工厂 首次将活性炭工业化生产。当时的产品是粉状活 性炭，这是世界上第一家工业化生产工厂。
常用吸附剂 活性炭ppt课件
• 制备方法：气相氧化法、液相氧化法和固相氧化法。 • 无论那一种方法，都是将碳纳米管经活化处理及后处理得到活性炭纳
米管。
.
4 应用实例
（三）活性炭纤维
• 活性炭纤维（ACF）是继粉末活性炭（PAC）和粒状活性炭（GAC） 之后的第三代活性碳材料。
.
1 简介
活性炭又称活性炭黑。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，活化时会产生碳 组织缺陷，因此它是一种多 孔性含碳物质，具有很强的 吸附能力。它不仅可以作为 吸附剂，还可以作为脱色剂 和催化剂载体，使它在化学 工业、国防工业、环境保护、 食品工业等方面得到了广泛 的应用。
.
4 应用实例
（一）活性炭微球
• 球形活性炭是20世纪70年代后期由日本、美国、联邦德国和苏联等工业 发达的国家研制开发成功的一种高档活性炭新品种，80年代后后期逐渐 进入工业化阶段。
• 球形活性炭具有均匀的球形外表，表面光滑、力学强度高、比表面积大、 耐磨损、耐腐蚀，长期使用掉屑少，产品杂质含量低等优点。
.
2 制备工艺流程
2.2.1、影响炭活化的主要因素 • (1) 活化温度的影响 • 活化是炭和活化剂在高温下进行的反应。随着温度的升高，
反应速度加快，活化速率加大，但是太高易造成不均匀活 化。在不同的活化温度下，生产的活性炭孔结构不同。活 化温度过高，微孔减少，吸附力下降。一般水蒸气活化法 的活化温度控制在800-950℃，烟道气的活化温度控制在 900-950℃，空气的活化温度控制在600℃左右。
煤制活性炭技术课件
. 高温时：
2.3 碱(KOH)活化
. 把一定量的炭材料与碱类物质的混合，在300~ 500 ℃下脱水后，在600~800℃范围内活化，活 化的混合物经冷却，用水充分洗涤除去剩余碱， 便得到活性炭。有关的主要反应如下：
2.3 碱(KOH)活化
• 500 ℃以下发生脱水反应，在氧化钾存在下，发 生水煤气反应和水煤气转移反应，可以认为氧化 钾作为催化剂。
三、活性炭的吸附
活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于 有机溶剂中的吸附能力。
三、活性炭的吸附应用
活性炭的吸附作用
对芳族化 合物的吸 附
非极性的 链烷化合 物在活性 炭表面的 吸附。
有关极性 分子氨基 酸及蛋白 质的吸附 资料极少
活性炭对 于吸附无 机物也有 一定的潜 力
活性炭的吸 附性能是由 于它的表面 基团类型、 比表面积和 孔径的分布 决定的。
令医药方面的应用 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ห้องสมุดไป่ตู้过量服药的病人。
令农业和其它方面的 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。
活性炭的用途
• 空气净化：能吸附过滤空气中的恶臭、体臭、 烟气、毒气、 O3 、 SO2、NO等。
•水净化：能去除水中的重金属离子、致癌物 质、臭味、霉味、细菌及脱色等；可 用于自来水、食品工业用水及工业用 纯水等处理；
•环保工程：废气及污水处理； • 防毒口罩、防毒衣、香烟过滤嘴等；
•溶剂回收：对苯类、酮类、酯类、石油类均能 吸附回收。
活性炭专业生产工艺流程(PPT39张)
混捏
混捏的目的是使固相的煤粉与液相的煤焦油充 分的混合，赋予混合料以塑性和流动性，使煤 粉的细小颗粒充分地、均匀地被煤焦油充填和 包裹，煤沥青在经过炭化后形成炭骨架。 焦油温度：≥90℃ 混捏温度：70℃—90℃ 混捏时间：15分钟到20分钟
挤压成型
成型的目的是得到具有一定外形及较高密实度的炭条。目 前本公司用于活性炭制造的挤压成型设备为借高压液体介 质进入柱塞液压缸推动柱塞对煤膏加压的立式液压机 。 成型液压机有单缸式和双缸式两种。 单缸油压机（二分区）的装料与压制是间歇式进行的，料 缸装满煤膏后再加压，没有预压装置，煤膏受压时间短。 煤膏的工作压力为180-220kgf/cm2(17.6-21.6MPa)。 双缸液压成型机（一分区）的装料和压制可以分别在两个 缸内同时进行，某一个缸在装料预压时，另一个缸则对煤 膏加压，煤膏受压时间长，压出条密度大，操作易实现自 动化。
生产工艺流程
以太西无烟煤为主原料的合格原料煤入厂后，被粉碎到 一定细度（一般为200目），然后配入适量黏结剂（一 般为煤焦油）在混捏设备中混合均匀，然后在一定压力 下用一定直径模具挤压成炭条，炭条经炭化、活化后， 经筛分、包装制成成品活性炭。 其工艺框图如下所示：
活性炭生产工艺流程图
活性炭分公司二分区工艺流程图
生产煤质活性炭的原料种类
褐煤、烟煤和无烟煤均可作为活性炭的原料。国 内的煤质活性炭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。 (1)弱粘结性烟煤：山西大同地区的弱粘结性烟煤由 于化学活性好、灰分低（特别是其八层煤和十一层 煤），而广泛被山西的活性炭企业用于加工制造原煤 破碎活性炭。 (2)无烟煤：宁夏太西煤低灰、低硫、含碳量高，化 学活性好，是生产高档活性炭的优质原料。宁夏的活 性炭企业主要采用太西无烟煤作为主原料生产柱状活 性炭。
活性炭生产工艺
活性炭的生产工艺木质材料炭化过程发生什么变化？木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分解。
在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化。
根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶段。
1. 干燥阶段这个阶段的温度在120—150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化。
2. 预炭化阶段这个阶段的温度为150—275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。
以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。
3. 炭化阶段这个阶段的温度为275—400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物。
生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。
这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。
4. 煅烧阶段温度上升到450—500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭的固定碳含量。
这时生成液体产物已经很少。
应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和外部，也可能处于不同热解阶段。
炭化对原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物，如木屑等都可以进行炭化。
除木屑为粒状，需采用特殊炭化炉炭化外，其他原料多以木段为主，都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求。
炭化原料树种可分为三类：第一类为硬阔叶材，如水青冈、麻栎、苦槠、榆等；第二类为软阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类为针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等。
活性炭的生产工艺资料
活性炭的生产工艺木质材料炭化过程发生什么变化？木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分解。
在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化。
根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶段。
1. 干燥阶段这个阶段的温度在20—150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化。
2. 预炭化阶段这个阶段的温度为50—275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。
以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。
3. 炭化阶段这个阶段的温度为75—400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物。
生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。
这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。
4. 煅烧阶段温度上升450—500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭的固定碳含量。
这时生成液体产物已经很少。
应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和外部，也可能处于不同热解阶段。
炭化对原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物，如木屑等都可以进行炭化。
除木屑为粒状，需采用特殊炭化炉炭化外，其他原料多以木段为主，都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求。
炭化原料树种可分为三类：第一类为硬阔叶材，如水青冈、麻栎、苦槠、榆等；第二类为软阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类为针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等。
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活性炭发展展望
随着环境问题的日益突出，活性炭作为 一种极好的吸附剂将会越来越受人们所重视。 其在废水处理方面、防毒方面、医疗应用如 血液透析上的作用更是不可替代的。未来在 各个领域里对活性炭的应用将会越来越多。
外还有醚、过氧化物、酯、荧光素式内酯、 二羧酸酐、环状过氧化物等。 ❖ 表面氧化物
活性炭微观结构
游离态碳有三种存在方式：
❖ 结晶态碳：金刚石、石墨、卡宾碳 ❖ 微晶质碳：以石墨状微晶为结构主体的游离
态碳类物质，如炭黑、木炭、活性炭、焦炭、 无烟煤等 ❖ 无定形碳：沥青 ❖ 活性炭为一种类石墨状结构的微晶质炭
❖ 当活性炭用做催化剂载体时，较大的孔隙作 为催化剂附着的部位可能时比较重要的。
过渡孔(又叫中孔）
❖ 比孔容积较小，为0.02~0.10cm3/g，比表面积 为20~70m2/g，不超过其总比表面积的5％。
❖ 与大孔类似，过渡孔也具吸附质通过它而进 入其内部微孔的通道作用。可以应用毛细管 凝聚理论。
影响吸附的各种因素
❖ 除气（定量测定之前须将覆盖的物理吸附膜除去） ❖ 压力（在结果准确和压力一致情况下可适当提高除
气压力）
❖ 温度和时间 ❖ 吸附质 ❖ 实验室间的试验
毛细凝聚现象
当可凝性气体在膜微孔中的压力高于气 体在孔内的饱和蒸气压时，可能产生毛细管 凝聚。由于孔内凝聚液体的阻塞作用，导致 非凝聚性气体的渗透速率下降，膜的选择性 提高。气体在微孔(毛细管)中产生凝聚应符 合Kelvin方程。 ❖ 方程表明，当凝聚物质与膜材料之间的接 触角θ<90°时，毛细管凝聚才有可能发生。
滞后现象
经典模型：墨水瓶模型
吸附时，气体压力由低到高，当达到一定压力pn时，瓶 口开始发生凝聚，但瓶内尚未发生凝聚，直到蒸汽压力逐渐 增 低 瓶 体加，口的到当蒸蒸降发发pb时低时。，到的一瓶相直pb内时应到才，压压完瓶力力全体降pn凝内。低聚的因到。凝而pn在聚瓶。脱液口瓶附应的口时该液液，蒸体体蒸发阻蒸汽，碍发压但了后力还瓶，由没体瓶高降内体到到液内 的液体才能蒸发。因此，在同一压力下脱附过程的液体蒸发 量偏小，即脱附支上的吸附量高于吸附支上的吸附量，因而 在吸附等温线上就出现滞后环。
❖ 巨大的比表面积赋予微孔很大的吸附容量，其孔径 决定了其对于浓度极低的吸附质仍有良好的吸附能 力。微孔是吸附的主要场所，在吸附质分压比较低 的气相吸附中显得尤为重要。可应用容积充填理论 －吸附量不但由比表面积决定，而且也可以用孔隙 容积决定得理论。
活性炭吸附理论
❖ 弗莱因得利希经验方程式 ❖ 朗格缪尔方程式（单分子层吸附） ❖ BET方程式（多分子层吸附）
常用三种过程来解释活化过程中产生孔隙的活 化机理： 1.原有闭塞孔的开放 2.原有孔隙的扩大 3.某些结构经选择性活化而产生新孔
活性炭的再生
通过除去活性炭孔隙中所吸附的物质可以使活 性炭得到再生。采用的再生方法取决于活性炭的类 型和吸附物质的性质。再生工艺最重要的设备使再 生炉。再生分三个阶段：干燥、分解和活化。 再生方法有： ❖ 热再生 ❖ 溶剂和化学药品再生 ❖ 生物再生法 ❖ 管式炉法 ❖ 光再生等
❖ 在气相色谱中，过渡孔通过毛细凝聚作用吸 附并将吸附质凝聚成液体状态；液相色谱中， 特别在吸附焦糖色之类大分子物质时，过渡 孔具重要作用。
微孔
❖ 比孔容积为0.20～0.60cm3/g，对吸附来说，微孔是 最重要的，由于其有很大的比表面积和比孔容积， 其比表面积可达每克几百平方米，甚至超过1000m2。 比表面积约占总比表面积的95%。
活性炭按外观形状可分为：粉状活性炭、 颗粒炭、球状活性炭、成形 ❖ 地下水处理 ❖ 废水处理 ❖ 矿石浮选
❖ 医药方面 ❖ 食品、饮料和食用油 ❖ 干洗 ❖ 电镀 ❖ 化学过程和其他
活性炭的化学组成
❖ 元素组成：C.O.H.Cl等 ❖ 有机官能团：羧基、 酚羟基、醌型羰基，此
活性炭孔隙结构
杜比宁建议，按孔隙半径可分为：
❖ 大孔(d/2<100nm) ❖ 过渡孔(d/2=2~100nm) ❖ 微孔(d/2<2nm)
大孔
❖ 比孔容积为0.2~0.8cm3/g，比表面积为 0.5~2m2/g因其比表面积不大，吸附量有限。
❖ 具有吸附质经它而进入其内部的过渡孔、微 孔的通道作用。大孔中主要进行的是多分子 层吸附。因此可以应用BET理论之类的多层吸 附理论。
活性炭生产方法
❖ 物理活化法（气体活化法）：将炭化物加热 到某一温度并通入气体活化剂如CO2、O2 （空气）、水蒸汽等进行活化。
❖ 化学活化法：将含碳物质与化学药品活化剂 混合，然后炭化、活化，制取活性炭。
气体活化法活化原理
木材炭化期间，大部分非碳元素－氢和氧在高 温下以气体形式脱除，而不含氢氧元素的碳形成类 似石墨的基本微晶结构，基本微晶的相互排列是不 规则的，微晶之间留有空隙。
活性炭
简介：
活性炭为一种特殊的碳质材料，其优良 特点有：
❖ 发达的孔隙面积 ❖ 巨大的比表面积 ❖ 良好的稳定性质 ❖ 很强的吸附能力 ❖ 优异的可再生性
原料和分类
几乎任何含碳原料都可用来制活性炭， 生产原料有废咖啡渣、废塑料、玉米芯、和 污水处理产生的沉淀物等。最初用于活性炭 生产的原料有煤、焦炭、木片、锯末、椰壳、 石油焦分、泥煤等。