化学药品活化法生产活性炭
活性炭制备技术及应用研究综述
活性炭制备技术及应用研究综述摘要:从活性炭的制备技术和活性炭的应用两方面综述了国内外活性发近20年的研究进展。
总结了活性炭的化学活化法和物理活化法的发展状况，对制备技术中的最新突破—物理法-化学法活性炭一体化生产工艺进行了介绍，并且简述了活性炭工业生产中无公害化、低消耗、预处理的生产技术，以及吸附达饱和活性炭的再生生产技术，同时总结了活性炭在气相吸附、液相吸附和作为催化剂载体等方面的应用进展。
提出了目前活性炭生产应用技木存在的问题，明确了活性炭产业发展的出路与对策，指明了活性炭未来的研究方向。
关键词:活性炭:制备:应用；发展趋势活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，特异性吸附能力较强的炭材料的统称。
活性炭在石油化工、食品、医药乃至航空航天等领域均有广泛应用，已成为国民经济发展和国防建设的重要功能材料。
近年来，随着环保、新能源等行业的快速发展，功能型活性炭的市场需求激增，我国活性炭的生产量和出口量均已达到世界第一。
同时，生物质热解固炭技术也是公认的解决气候变化问题的有效措施之一。
因此，针对活性炭科学研究与产业化开发存在的问题，本论文综述了活性炭制备与应用技术研究现状及发展1.国内外活性炭制备技术进展1.1化学活化法化学活化法就是通过将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后，一定温度下，经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。
磷酸、氯化锌氢氧化钾、氢氧化钠?、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯等都可作为活化试剂，尽管发生的化学反应不同，有些对原料有侵蚀、水解或脱水作用，有些起氧化作用，但这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用，其中最常用的活化剂为磷酸、氯化锌和氢氧化钾。
化学活化法的活化原理目前还不十分清楚，一般认为化學活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离，以H2O、CH4等小分子形式逸出，从而产生大量孔隙。
活性炭制造的主要工艺过程-回转炉活化法
活性炭制造的主要工艺过程-活化法制造活性炭的关键工艺是活化。
由于所用活化剂的不同，可分为两类方法：（1）用氯化锌或磷酸等化学品为活化剂的化学品活化法；（2）用水蒸气或二氧化碳等为活化剂的气体活化法。
前者称为化学活化法，后者称为物理活化法。
其实两类活化过程都各自发生质的变化，都是化学变化的过程。
1、化学品活化法（一）氯化锌活化法以化学品氯化锌为活化剂。
将0.4~5.0份氯化锌浓溶液和1份泥炭或锯屑混合，在转炉中下燥，加热到600~700℃，成品以酸洗和水洗回收锌盐。
有时化学品活化后继续进行水蒸气活化，藉以增加活性炭的细孔。
氯化锌活化的活性炭具较多大孔。
虽然这是有效和简单的方法，但因锌化合物的环境污染而渐衰。
（二）磷酸活化法以化学品磷酸为活化剂。
炭化的或未炭化的含碳物作起始原料。
例如将研细的锯屑和磷酸混成浆状，在转炉中干燥，加热到400~600℃。
萃取回收磷酸，有时中和后回收磷酸盐。
于燥得活性炭，一般较氯化锌法的活性炭具有更细的细孔。
也可采用磷酸和水蒸气联合活化法。
近年磷酸活化法趋向广泛应用，磷酸回收等革新未见发表。
（三）氢氧化钾活化法以化学品氢氧化钾为活化剂。
将含碳原料以熔融的无水氢氧化钾处理，激烈的反应产生非常高的多孔性，比表而积可高达3000m2/g。
（四）其他化学品活化法硫酸、硫化钾、氯化铝、氯化钱、硼酸盐、硼酸、氯化钙、氢氧化钙、氯气、氯化氢、铁盐、镍盐、硝酸、亚硝气、五氧化二磷、金属钾、高锰酸钾、金属钠、氧化钠和二氧化硫均可用于活化。
2、气体活化法以水蒸气、二氧化碳或两者的混合气体为活化剂，将含碳物料和气体在转炉或者沸腾炉内，在800~1000℃高温下进行碳的氧化反应，制成细孔结构发达的活性炭。
水蒸气、二氧化碳和碳的反应是吸热反应，而氧和碳的反应是很强的放热反应，因此炉内反应温度难以控制，尤其要避免局部过热，防止不均匀活化更难，故氧或空气不宜作为活化剂。
有时使用空气和水蒸气的混合气体，用碳的燃烧作为热源。
活性炭工艺流程
活性炭工艺流程
《活性炭工艺流程》
活性炭是一种可以吸附有机物质和杂质的多孔炭材料，广泛应用于水处理、空气净化、医药和化工等领域。
其工艺流程是通过碳质原料的炭化、活化和筛选等步骤来制备活性炭的过程。
首先是碳质原料的选择和炭化。
通常选择木质材料、果壳、煤炭等作为原料，经过干燥和碎粉后进行高温炭化，将原料中的挥发性物质和杂质热解出来，得到初步的炭素材料。
接下来是活化的过程。
活化是指在一定条件下，将初步炭素材料中的残余杂质和碳骨架中的孔道进一步发育，增大比表面积，提高活性炭的吸附能力。
活化通常采用物理活化和化学活化两种方式进行。
物理活化是利用高温和气体流动来使炭素材料孔道扩展，而化学活化则是通过与碱性或酸性物质的作用来改变炭素材料的结构，增加孔道数量和大小。
最后是筛选和包装。
经过活化的炭素材料会经过筛选和处理，去除颗粒不均匀的部分，然后便于包装和存储。
以上就是活性炭工艺流程的基本步骤，通过这一系列的操作可以生产出不同种类和规格的活性炭产品，满足不同领域的需求。
活性炭的应用范围广泛，随着环保意识的提高，其市场需求也将持续增长。
活性炭制备及应用
活性炭的制备及应用1．活性炭的制备1.1化学活化法1.1.1氯化锌法氯化锌法制造工艺为在原料中加人重量是原料0.5～4倍、比重为1.8左右的浓氯化锌溶液并进行混合，让氯化锌浸渍，然后在回转炉中隔绝空气加热~600-700℃，由于氯化锌的脱水作用，原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出，形成多孔性结构发达的炭。
1.1.2 磷酸法磷酸活化原则上是将精细粉碎的原料与磷酸溶液混合，接着混合物被烘干，并在转炉内加热到400～600℃，众所熟知的工艺过程是在较高的温度下(1 100℃)进行的。
1.2 气体活化法微波加热法制活性炭含碳原料在600℃以上的温度下进行预热处理，与水蒸气、二氧化碳、含氧气体或活化产生的气体接触，以微波直接加热，即可完成活化．但由通常活化方法能制得活性炭的煤类、石油类、木质类等原料，想用微波加热到完全活化温度是不可能的．例如煤、沥青、木材等原料，若照射微波，最初因水分发热，温度可达100℃左右，然后当水分蒸发完，发热极小，要升温到100℃以上，或不可能或需很长的时间。
1.3 药品活化和气体活化的配合使用气体活化和药品活化有时还配合起来使用．对受过药品活化处理的炭，进一步进行水蒸气活化，有时能制造出特殊细孔分布的产品，并使幅度很广的细孔数增加．用活性炭处理含有会堵塞炭的细孔的那样物质的气体时，例如，用粒状活性炭从城市煤气中吸附除去苯时，活性炭的细孔被城市煤气中的二烯烃堵塞而迅速老化．为制造这种情况下能使用的活性炭，曾应用过这种配合使用的活化方法．勒吉公司的苯佐尔邦牌活性炭就是有代表性的这类活性炭。
1.4 连续炭化活化法用比较简单的流动加热炉连续进行炭化和限制氧化活化的活性炭生产方法，并且操作省工、产品质量较好．该方法特点是：把含水率调整到l5％～30％的活性炭原料，连续地送入流动加热炉，同时由炉底鼓入适量的空气，使炉内进行炭化和限制氧化活化，在原料入炉前到载入炉时，仅向炉内送入少量火种，加上从炉的下部鼓入适量空气，促使原料部分燃烧，以便加热原料本身．炉内温度和炭化速度靠鼓入空气量和投料量进行调整．鼓风除用于原料部分燃烧和加热外，还用于使炭化过程中的粒子流态化和连续不断进行的活化反应中。
氢氧化钠活化法制备木炭基活性炭
炭为原料、 KOH / NaOH 为活化扩孔剂研究活性炭孔隙结构的影 响因素。 钟欣等[13] 通过微波法, 以 NaOH、 KOH 作为活化剂制 备活性炭, 并对其电化学性能进行研究。
鉴于木质原料在热解供气过程中将产生大量炭化料。 论文 将以 500 益 木质炭化料为原料, 采用氢氧化钠为活化剂进行木 炭基活性炭的制备。 讨论活化温度、 碱炭比和保温时间等因素 对活性炭性能的影响, 可望为木质炭化料的应用提供理论基
1郾 3摇 性能测试
根据国家标准 GB12496郾 8 -1999 和 12496郾 10 -1999 测定活 性炭样品的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值。
关键词: 氢氧化钠; 活化; 活性炭; 木炭
摇 中图分类号: TQ424郾 1摇
ห้องสมุดไป่ตู้
摇 文献标志码: A摇
文章编号: 1001-9677(2019)02-0058-03
Preparation of Activated Carbon from Wood Charcoal by NaOH Activation
FANG Shi-guo ( Nanping Yuan Li Activated Carbon Co郾 , Ltd郾 , Fujian Province, Fujian Nanping 353000, China)
Abstract: Wood charcoal was used as raw materials to prepare activated carbon by NaOH activation郾 The effect of activation temperature, ratio of NaOH / C and holding time on the yield and adsorption properties of activated carbon was analyzed郾 The result showed that the yield of activated carbon decreased with the increase of activation temperature, ratio of NaOH / C and holding time郾 The adsorption properties of activated carbon first increased and then decreased with the increase of activation temperature, ratio of NaOH / C and holding time郾 Under the optimum conditions, activation temperature was 850 益 , ratio of NaOH / C was 1郾 0 1郾 0, and holding time was 1 h, the iodine adsorption value and methylene blue adsorption value of activated carbon were 814郾 7 mg / g and 127郾 5 mg / g, respectively郾
活性炭生产之活化
官网地址：活性炭生产之活化赋予炭颗粒活性，使炭形成多孔的微晶结构，具有发达的表面积的过程称为活化过程。
活化方法通常有三种，即化学药品活化法、物理化学联合活化法和物理活化法。
（1）化学药品活化法即将含碳原料与化学药品活化剂混捏，然后炭化、活化制取活性炭。
药品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。
（2）物理化学联合活化法一般先进行化学药品活化，然后进行物理活化。
由物理活化法特别是用水蒸气活化制成的产品，微孔发达，对气相物质有很好的吸附力，当然也可以通过控制炭的活化程度而用于液相吸附；由化学药品活化法制得的活性炭次微孔发达，多用于液相吸附。
（3）物理活化法（气体活化法）在活化过程中通入气体活化剂如二氧化碳，水蒸气，空气等。
活化反应通过以下三个阶段最终达到活化造孔的目的：官网地址： 第一阶段：开放原来的闭塞孔。
即高温下，活化气体首先与无序碳原子及杂原子发生反应，将炭化时已经形成但却被无序的碳原子及杂原子所堵塞的孔隙打开，将基本微晶表面暴露出来。
第二阶段：扩大原有孔隙。
在此阶段暴露出来的基本微晶表面上的碳原子与活化气体发生氧化反应被烧失，使得打开的孔隙不断扩大、贯通及向纵深发展。
第三阶段:形成新的孔隙。
微晶表面上的碳原子的烧失是不均匀的，同炭层平行方向的烧失速率高于垂直方向，微晶边角和缺陷位置的碳原子即活性位更易与活化气体反应。
同时，随着活化反应的不断进行，新的活性位暴露于微晶表面，于是这些新的活性点又能同活化气体进行反应。
微晶表面的这种不均匀的燃烧不断地导致新孔隙的形成。
随着活化反应的进行，孔隙不断扩大，相邻微孔之间的孔壁被完全烧失而形成较大孔隙，导致中孔和大孔孔容的增加，从而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相连接的孔隙结构，具有发达的比表面积。
气体活化的基本反应式如下：。
活性炭制备及机理分析
物理活化
物理活化是指利用物理手段对原料炭进行活化处理，如机械搅拌、高频振动、 微波辐射等。这些物理手段可以促进炭的表面官能团的形成和扩展，同时也可以 增加活性炭的孔隙结构和比表面积。
生物活化
生物活化是指利用微生物对原料炭进行活化处理，常用的微生物有细菌、真 菌和酵母等。生物活化可以在一定程度上提高活性炭的吸附性能，但其效果通常 不如化学活化和物理活化。
未来研究方向应包括优化制备工艺、发掘新型的活性炭材料、提高活性炭的 性能等方面。同时，加强废弃物资源化利用研究，为实现活性炭的绿色制备提供 技术支持和理论指导。
参考内容
活性炭是一种广泛使用的吸附材料，具有高比表面积、高孔隙率、良好的吸 附性能和耐腐蚀性等特点。由于其独特的性质，活性炭被广泛应用于水处理、空 气净化、脱硫脱硝、溶剂回收等领域。近年来，随着人们对活性炭研究的深入， 其应用领域不断拓展，因此对活性炭制备及机理分析的研究也变得越来越重要。
接枝改性
接枝改性是指利用化学反应将其他有机分子或聚合物接枝到活性炭表面，以 改善其吸附性能。常用的接枝分子或聚合物有有机酸、有机胺、聚合物等。接枝 改性可以增加活性炭表面的极性和亲水性，从而提高其吸附性能。
活性炭应用
活性炭因其良好的吸附性能和稳定性而广泛应用于各个领域。以下是活性炭 的主要应用领域及现状：
优质活性炭制备及机理分析
01 引言
目录
02 制备方法及工艺参数
03
活性炭性质及评价指 标
04 制备机理分析
05 结论
06 参考内容
引言
活性炭是一种广泛应用的多孔炭材料，具有高比表面积、高吸附性能和良好 的物理化学性能。由于这些特性，活性炭在许多领域中都有重要的应用，如水处 理、空气净化、脱硫脱硝、溶剂回收等。随着科技的不断发展，对活性炭的性能 和品质要求也不断提高。因此，研究优质活性炭的制备及机理分析具有重要意义。
磷酸-硫酸活化法制备木屑活性炭工艺
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｐ ｌ ａ ｒ ｓ ａ ｗｄ ｕ ｓ ｔ ｂ ｙ
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▪ 碘值是指活性炭在பைடு நூலகம்.1mol/L(1/2I2，摩尔 质量，g/mol )下每克炭吸附的碘量(以毫 克计)定为碘值 。GB/T 12496.8-1999
▪ 碘值与直径大于10A 的孔隙表面积相关 联, 碘值可以理解为总孔容的一个指示 器。
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测定方法
▪ 操作步骤：GB/T 12496.8-1999
▪ [称取4.000g结晶硫酸铜(Cu2SO4·5H2O)溶于 1000mL水中]
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3、四氯化碳吸附值
▪ 在规定的条件下，使载有四氯化碳的空气 流过已知质量的活性炭样品，直至炭样质 量已不再增加为止，然后测定炭样的四氯 化碳的质量。 是用饱和的零摄氏度的CCI4气流通过25度 的炭床来测量的。
➢ 用移液管吸取10.0mL滤液，放入250mL碘量瓶中， 加入100mL水，用0.1 mol/L硫代硫酸钠标准溶液进 行滴定，在溶液呈淡黄色时，加2mL淀粉指示液， 继续测定使溶液变成无色，记录下使用的硫代硫酸 钠体积数。
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亚甲基蓝吸附值
亚甲蓝值是指1.0克炭与0.15／升浓度的亚甲 蓝溶液达到平衡状态时吸收的亚甲蓝的毫 克数。
ⅰ ⅱⅲ
由ⅰ炉本体、 ⅱ蓄精热品课室件 和 ⅲ烟囱组成。
5、氯化锌活化法的特点
▪ 氯化锌法是化学药品活化法中应用最广的一种 方法，它有许多优点。 a. 产品得率高，每吨活性炭只需消耗2.1-2.5吨 绝干木屑。 b. 活化温度低，一般在500-520 ℃左右，因而 减少了高温操作带来的麻烦。 c. 产品的规格可通过调整锌屑比，能调节活性 炭的比孔容积和孔径分布。 d. 用氯化锌法制得的活性炭具有某些独特的性 质，是其他方法难以代替的。特别在物理化学 性质上与用水蒸汽法制得的活性炭有许多差别， 使用氯化锌法的产品更适合于液相的应用，特 别对糖液的脱色效果更好。
▪ 氧化物：磷氧化物、砷氧化物等 精品课件
▪ 到目前为止，虽然有许多化学药 品用于活性炭的制备中，但工业 生产上是氯化锌、磷酸和氢氧化 钾占主导地位。
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二、化学活化法的理论
▪ 抑制焦油生成；促进芳烃缩合反应，使一 部分分子变稳定而减少挥发组分和焦油的 形成
▪ 催化脱水与催化炭化； 隔绝空气，在比气体活化低的温度下炭化。 减少了它们在热解过程中与碳元素生成许 多不同的有机化合物如焦油等的几率。
▪ 四氯化碳值是总孔容的指示器，
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5、糖蜜值
▪ 糖蜜值是测量活性炭在沸腾糖蜜溶液的相 对脱色能力的方法。糖蜜值被解读为孔直 径大于28A的表面积。因为糖蜜是多组分 的混合物，必须严格按照说明测试本参数。 糖蜜值是用活性炭标样和要测试的活性炭 的样品处理糖蜜液，通过计算过滤物的光 学密度的比率而得。
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3、常见的化学活化试剂
▪ 理论上具有脱水能力的化学物质都可进行 活化。
▪ 酸类 ： 盐酸、氢澳酸、硝酸、硼酸、磷酸 等
▪ 碱或碱类： Na20、 NaOH、 CaO 、 KOH Ca(OH) 2
▪ 盐类： ZnCl2 、MgCl2 、CaCl2 、NH4Cl 、 AICl3、 KMnO4 、K2CO3。镍盐、硼酸盐、
生物质资源的加工剩余物：木屑、
的
竹屑及一些边材、糠醛渣等
生 产 原
农业生产过程中的剩余物：麦杆、 稻杆、棉杆等
料 2矿物质原料及其加工产物：煤、石油焦、沥青
3高分子合成树脂：酚醛树脂、偏聚氯乙稀等高分 子树脂、废旧的轮胎、动物骨头、血、动物粪等
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▪ 对活性炭的性能及用途的要求不同， 所采用的原材料类型也有所不同，目前原 材料的选择基本上步入两个发展方向。
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▪ 操作步骤
▪ 称取经粉碎至71μm的干燥试样0.100g(准确至 1mg)置于100mL具磨口塞锥形烧瓶中，用滴定 管加入适量的亚甲基蓝试验液，待试样全部湿 润后，立即置于电动振荡器上振荡20min，环 境温度(25±5)℃，用直径12.5cm的中速定性过 滤纸进行过滤。将滤液置于光径为1cm的比色 皿中，用分光光度计在波长665nm下测定吸光 度，与硫酸铜标准滤色液的吸光度相对照，所 耗用的亚甲基蓝试验液的毫升数即为试样的亚 甲基蓝吸附值。
2、工艺流程:化学活化法有两个
▪ 一个是将原料浸渍后直接进行加热处理制成活性 炭。这个工艺流程适用于粉状炭。泥煤和木屑等 原材料均适于这种方法。(传统)
▪ 第二个工艺流程是原料在浸渍后经过挤压成型然 后进行加热处理，制成成型活性炭(优点)。
▪ 日本的一些粒状活性炭多采用这种方法用椰壳为 原料制成的。
➢ 称取经粉碎至71μm （200目）的干燥试样0.5g(/准 确至0.4mg)，粉状炭需作补充研磨，以满足71μm 下要求，放入干燥的100mL碘量瓶中，准确加(1+9) 盐酸10.0mL，使试样湿润，放在电炉上加热至沸， 微沸(30±2)s，冷却至室温后，加入50.0mL的0.1 mol/L碘标准溶液。立即塞好瓶盖，在恒温水浴振荡 器上振荡15min，迅速过滤到干燥烧杯中。
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▪ 氯化锌法的缺点，主要是 ▪ 氯化锌对环境的污染 ▪ 对设备的腐蚀比物理法严重。 ▪ 因此，用氯化锌法时，必须考虑生
产过程中废气和废水的处理与设备 的防腐蚀问题。
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第三节、化学药品活化法生产活性炭
一、概述
1、定义：化学活化法是将含碳材料用化学药品浸 渍后在适当的温度下，经过炭化、活化制取活性 炭的一种方法。
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2、活性炭的微观组成和结构
活 性 炭 （ 与
微观 组成
具有乱层结构 的基本微晶： 类石墨微晶
易石墨化碳 难石墨化碳
微
未组成类石墨微晶的
晶
质 炭
无定形碳
类
似
非组织碳
）
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原料种类
植物资源：木材、竹材等
果核壳类：椰子壳、杏核壳、核桃
活 性 炭
1植物 原料
壳、橄榄核、油茶壳等果核壳类等 优质原料
▪ (1)来源广泛，价格低廉的低品质原料， 如泥煤或褐煤、木屑、纸浆废液、废旧塑 料等，用于制造用量大、对性能要求不高 的活性炭。
▪ (2)高价原料如合成树脂和纤维等，以制 造具有某些特殊功能、价格极高但质量极 优的高档特制活性炭，如血液透析炭、活 性炭纤维、泡沫炭等。
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①、斯列普活化炉构造P443