煤基活性炭的定向制备与再生研究 煤基活性炭的定向制备与再生研究 摘要：对煤基活性炭生产过程中炭化与活化的机理展开了详细的分析和论述，同时分析了制备过程中影响质量的因素，并且具体分析了活性发电极材料的定向制备。介绍了活性炭再生以及评价方法，为煤基活性炭的快速发展提供参考。 关键词：煤基活性炭；炭化；活化；再生 中图分类号： TQ424.1 文献标识码： A 文章编号： 引言：活性炭又叫多孔炭，是一种具有高度发达的孔隙结构和极大表面积的人工炭材料，其物理化学性质稳定，耐酸碱，能经受水湿、高温及高压，不溶于水和有机溶剂，使用失效后可以再生，是一种循环经济性材料。并且活性炭的制备原料十分广泛，主要分为木质类和煤质类原料。木质类原料主要有果壳，农作物秸秆及纸浆废液等；煤质类原料主要有褐煤，无烟煤，焦炭煤及石油，石油沥青焦等。 一、煤基活性炭的生产 1、炭化 煤基活性炭的生产工艺中，炭化的主要目的是使煤分子结构中的含氧官能团断裂并使得自由基芳环进行分解聚合，从而可以增加碳的含量，为活化过程中需要形成的孔隙碳结构进行培育。煤基活性炭的炭化过程，简单的说就是在隔绝空气，不加入化学品的条件下热解。炭化过程首先是包括氢、氧等大部分的非碳元素经过分解之后，以气态的形式释放，之后一些自由的碳元素互相结合，形成有序结构，也就是石墨微晶单元形式，然后，那些无序的碳就可以填充进去，经过活化之后形成发达的空隙结构活性炭。 2、活化 煤基活性炭的活化过程就是利用水蒸气和二氧化碳等对碳进行 弱氧化的过程。活化过程分为化学活化法和物理活化法，所谓化学活化法是将化学药剂与含碳的物质进行混合，然后结合炭化进行活性炭的生产；而物理活化法是利用水蒸气和二氧化碳、氧气等与含碳物质
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。
活性炭的制作方法 郑州虹阳净水材料有限公司整理 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 高活性光催化的空气净化粉体材料及其制备方法与应用 本发明公开了一种在紫外、可见光和*辐射条件下都具有较好的光催化效果的空气净化粉体材料及其制备方法和应用，空气净化粉体材料为带有掺杂元素的纳米氧化钛包覆*米极性矿物电气石颗粒形成的纳米-*米复合粉体材料，所述掺杂元素为稀土元素或/和过渡元素，其中稀土元素为选自Ce、Pr、La、Sm、Eu、Nd元素的氧化物或硝酸盐中的一种或几种，所述过渡元素为选自Fe、Ag、Co、Cu、Zn元素中的一种或几种。本发明的空气净化材料在紫外、可见光和*波条件下都具有较好的光催化效果，光催化产生的· 含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺 本发明公开了一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺，该材料由含活性炭的内核与陶质薄膜层外壳组成。其制备工艺是：在活性炭、膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得内核;在膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得外壳材料，将外壳材料粘合于内核表面，高温烧结，得到球状颗粒复合材料。这种含活性炭的复合材料，表面为多孔状的陶质薄膜层外壳，该结构在确保活性炭吸附性能的同时，提高了材料的耐压性、耐磨性，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落;同时，在使用一段时间后，用户可自行对材料进行脱附处理，恢复材料的吸附活性。该颗粒复合材料可应用于有*、有害气体的吸附去除。
活性炭改性研究进展 韩严和 全 燮 薛大明 赵雅之 陈 硕 (大连理工大学环境科学与工程学院,大连116023) 摘 要 本文从表面结构特性、表面化学性质和电化学性质3个方面叙述了国内外在活性炭改性方面的研究进展。 表面结构特性改性主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开,从而增大吸附量;表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性,从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸附能力;电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化,从而改变吸附性能。最后,本文还从活性炭的吸附性质方面,客观地提出了今后发展方向。 关键词 表面结构性质 表面化学性质 电化学性质 活性炭 改性 Advance of research on modified activated carbon Han Yanhe Quan Xie Xue Daming Zhao Yazhi Chen Shuo (School of Environmental Science and Tech nology ,Dalian University of Technology ,Dal ian 116023) A bstract The paper depicts the advance of research on modified active carbon at home and abroad from surface structure properties ,chemical characterization and electrochemical characterization .The modification of surface structure properties is m ainly done by enlarging specific surface area and co ntrol porosity ,according -ly enlarging adsorption capacity .The modification of surface chemical characterization is done by redox to modify relative content of o xygen containing acid g roup and base g roup and loading of metal compound ,ac -co rdingly modify the adso rption capacity of dipoles ,w eak dipoles and non -dipoles molecules .The modifica -tion of electrochemical characterization is m ainly done by exposing activated carbon under w eak electric field to modify the charge of the surface and chemical character change ,accordingly modify the adso rption capacity .In the end ,advance of research is proposed in the future from adsorption capacity of activated carbon . Key words surface structure properties ;surface chemical character ;electrochemical character ;activ ated carbon ;modification 收稿日期:2002-10-13 作者简介:韩严和(1976～),男,安徽安庆人,硕士,主要研究方向为 环境工程(主要是水处理),现研究课题为活性炭电改性处理染料废水。 活性炭是一种优良的吸附剂,它能吸附各种有机物和无机物。活性炭具有多孔结构,吸附容量大、速度快,能有效地吸附气体、胶态物质及有机色素等,因此广泛用于食品工业、化学工业和环境保护等各个领域。它还有一个最大的特点就是饱和后可以再生。 活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定,同时,活性炭的电化学性质对吸附性能也有很大的作用。活性炭 的表面化学性质和表面结构特性决定其吸附性能。对活性炭进行氧化改性处理可使两者性质同时发生改变,缓和的氧化使表面含氧基团增多,结构的微孔变化不大,吸附性能变化也不很大。强氧化改性则使其微孔系结构遭破坏,过渡孔系增多,吸附性能明显降低。 1 表面物理结构特性的改性 结构特性决定了活性炭的物理性吸附。结构特性主要是指微孔体积、比表面积和微孔结构等,普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附性能差等特点。因此,有必要对其结构进行改性。活性炭的比表面积、孔径分布等物理性质对其吸附能力有很大的影响。活性炭的孔径分布是影响吸附容量的主要因素,这是因为分子筛的作 用,当尺寸较大的吸附质分子不能进入孔直径比其小的孔内,孔径与吸附质分子的关系及吸附性能如下[1]: 第4卷第1期环境污染治理技术与设备 Vol .4,No .12003年1月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control Jan .2003
1.煤质活性炭主流生产工艺及产污分析 （1）生产工艺流程 煤质活性炭生产工艺主要工序为破碎磨粉、成型、炭化、活化、成品处理等。 回转炉炭化、斯列普炉活化工艺流程是国内煤质活性炭生产的主流工艺,主要分布在宁夏、山西,约占全国煤质活性炭生产企业总数的7２%。 图1 活性炭生产工艺流程图 合格的原料煤入厂后,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。 （2）生产过程中的排污节点、污染物排放种类、排放方式
破碎磨粉工序排放颗粒物（煤尘）,排放方式主要是有组织排放。 成型工序排放颗粒物(煤尘）、挥发性有机物,多以无组织形式逸散。 炭化、活化工序排放的主要污染物为颗粒物、SＯ2、NO X、苯并[a］芘（B ａP)、苯、非甲烷总烃（ＮMＨＣ）及氰化氢(ＨCN），排放方式为有组织排放。具体详见下表。 表１煤质活性炭污染物排放方式、排放种类、行业特征污染物 (３）无组织排放 煤质活性炭工业生产过程无组织排放节点有混捏成型工序、煤焦油储罐区、炭化工序车间门窗处、成型料晾晒场等。排放的污染物为挥发性有机物和一氧化碳。 污染末端治理 （1）磨粉、混捏、成品筛分包装工序粉尘治理 活性炭行业磨粉、混捏、成品筛分包装工序产生粉尘污染,磨粉工序生产设备内产生的粉尘经旋风除尘器及布袋除尘器收集，并作为原料回用，除尘效率98%以上。新建和大型企业成品筛分包装工序有回收设施回收，规模较小企业存在无组织排放现象。混捏工序无组织废气无处理措施,通过标准制定，引导企业
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
第34卷第2期煤 炭 学 报V o.l34 N o.2 2009年2月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY F eb. 2009 文章编号:0253-9993(2009)02-0252-05 煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能 张传祥1,2,张 睿1,成 果1,谢应波1,詹 亮1,乔文明1,凌立成1 (1 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;2 河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作 454000) 摘 要:以太西无烟煤为原料、KOH为活化剂制备高比表面积的活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性.在碱炭比为4 1,800 条件下活化1h制备的活性炭比表面积达3059m2/g,总孔容为 1 66c m3/g,中孔率63%.该活性炭在3m ol/L KOH电解液中的比电容为322F/g,大电流密度 下充放电时的比电容保持率高,漏电流仅有0 06mA,是理想的超级电容器电极材料. 关键词:活性炭;超级电容器;比表面积;比电容 中图分类号:TQ536 9 文献标识码:A Preparation and electroche m ical properties of coal based activated carbons Z HANG Chuan x iang1,2,Z HANG Ru i1,C HENG Guo1,X I E Y i n g bo1, ZHAN L iang1,Q I A O W en m ing1,LI N G L i cheng1 (1 S t a t e K e y La boratory of Che m ic a lE ng ineeri ng,E ast China University of Sc i ence and Technol ogy,Shangha i 200237,Ch i na;2 School o f M ateri a l S cie nce and Engineeri ng,H e nan P olytec hn ic Un i versit y,Jiaozuo 454000,Ch i na) Abst ract:Anthracite fr o m Ta i x iCoa lM i n e w as activated by KOH to prepare h i g h perfor m ance activated carbons as electr odes for e lectric doub le layer capacitors(EDLCs).The effect of preparation para m eters on the properties o f acti v ated car bons w as i n vesti g ated and t h e ir EDLC properties w ere m easured i n3m ol/L KOH aqueous so lution. The surface area of t h e AC sa m ple prepared w ith KOH/coal ratio of4 1at800 for1h reaches3059m2/g,and its pore volum e is1 66c m3/g,i n w hich the m esoporosity is63%.The as prepared acti v ated carbons exh i b it lar ge capacitances(322F/g)and lo w leakage current(0 06mA). K ey w ords:activated car bon;super capac itor;spec ific surface area;specific capac itance 电化学电容器(EDLC)又称超级电容器(super capac itor),是介于充电电池和电容器之间的一种新型的储能器件,具有功率密度大、循环寿命长、可快速充放电,安全和无污染等特点,是一种高效、实用和环境友好的能量储存装置[1-2].在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源、应急后备电源等许多领域都有广阔的应用前景及独特的应用优势[3-7].高比表面积活性炭因具有比表面积大、化学稳定性高以及导电性好等优点,一直是制造双电层电容器电极的首选材料.从容量、功率密度、阻抗等方面考虑,作为理想的电极材料,不仅要有高的比表面积,而且要有合理的孔径分布[4].煤作为高比表面积活性炭的前驱体具有以下优点[8-13]:首先,在煤中碳是主要元素,无烟煤的碳含量可达到90%;其次,煤 收稿日期:2008-02-24 责任编辑:柳玉柏 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50672025);国家自然科学基金重点项目(50730003);上海市 登山行动计划 基础研究重点项目(06J C14018) 作者简介:张传祥(1970 ),男,河南台前人,副教授,博士研究生 E-m ai:l zcx223@163 co m;联系人:张睿,男,山西静乐人,副教授.Te:l021-********,E-m ai:l z hangru i davi d@ecust edu c n
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
1 活性炭的表面官能团 活性炭的表面化学性质决定了其化学吸附特性。化学性质主要指活性炭表面的化学官能团,可分为含氧官能团和含氮官能团;含氧官能团又可分为酸性含氧官能团和碱性含氧官能团:酸性基团有羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基及环式过氧基等,碱性氧化物普遍认为是苯并噁口英钅翁的衍生物或类吡喃酮结构基团。酸性氧化物使活性炭具有极性的性质,有利于吸附各种极性较强的化合物;碱性化合物易吸附极性较弱或非极性物质。 2 活性炭的表面改性 化学官能团作为活性中心支配了活性炭表面化学性质,而活性炭表面官能团的数量和种类主要是由生产活性炭的原材料所决定,从而对成品活性炭进行改性处理以改善其吸附性能就有一定的意义。活性炭表面化学性质的改性可以从氧化改性、还原改性、酸碱处理改性、负载金属改性、酸碱改性等方面进行。下面分别加以论述: 2. 1 氧化改性 一般活性炭属于非极性物质,由于它的疏水性,使它可以在水溶液中有效吸附各种非极性有机物,但吸附溶液中具有一定极性的亲水性的溶质就有困难。天然有机物中的非腐殖质物质包括碳水化合物质、蛋白质、肽类、氨基酸、脂肪和色素等许多低分子量有机物以及藻类有机物等。一般说来,这类有机物易被微生物分解。近年来的研究表明,消毒副产物相当一部分是来自水中的非腐殖质部分的天然有机物,按DOC 计算,与腐殖质部分的天然有机物形成的消毒副产物相比,二者比例相当。而这部分物质在常规处理工艺中的去除作用较弱,因此可以通过改变活性炭表面碱性和酸性基团的含量,从而对活性炭进行氧化处理以提高对此类物质的吸附能力。氧化改性主要是利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理,从而提高表面含氧基团的含量,增强表面的极性。表面极性较强的活性炭易吸附极性 物质,从而可以达到吸附回收或废水处理的目的。当前对活性炭氧化改性研究主 要以硝酸氧化改性为主,此外针对过氧化氢和次氯酸的研究也较多。对活性炭进行氧化改性处理可使其化学性质和微孔结构同时发生改变,缓和的氧化改 性处理可使活性炭表面的含氧集团增多,结构的微孔变化不大,吸附性能变化也不大;强氧化改性则使其微孔结构遭破坏,过渡孔系增多,吸附性能明显降低。活性炭经氧化处理后,表面酸性基团大量增加, 表面亲水性增强, 零电点p H(p Hpzc) 值降低,而硝酸氧化同时可导致活性炭的结构塌陷,比表面积降低,过氧化氢对纤维活性炭(ACF) 有一定的活化作用。氧化改性可增强活性炭对CO2，SO2。、苯、金属离子等极性较强的物质的吸附,但减弱了对苯酚、腐殖酸等有机物质的吸附。王琳发现利用强氧化剂对活性炭进行改性,改变了活性炭表面官能团的性质,使原来具有催化还原能力的官能团,改性为具有氧化能力的官能团,从而抑制了活性炭中亚硝酸盐的形成,使出水中亚硝酸盐浓度从未改性活性炭的2 . 0mg/ L 降低为改性后的0. 01mg/ L 改性后活性炭的吸附性能有不同程在硝酸改性过程中,活性炭的孔隙结构在破坏的同时也不断生成,改度的升高和降低,应根据活性炭的应用领域选择不同的改性工艺。与市售活性炭比较,改性活性炭的碘吸附值总体下降,说明硝酸改性对活性炭的微孔结构产生破坏。随着温度的升高和处理时间的延长,改性活性炭 的吸附性能总体呈先升后降的趋势。在本实验条件下,硝酸改性活性炭的较
第8卷 第19期 2008年10月167121819(2008)1925463205 科 学 技 术 与 工 程 Science Technol ogy and Engineering Vol 18 No 119 Oct . 2008 Ζ 2008 Sci 1Tech 1Engng 1 化工技术 活性炭表面化学改性及应用研究进展 陈孝云 林秀兰 魏起华 林金春 欧水丽 (福建农林大学材料工程学院,福州350002) 摘 要 活性炭表面官能团的种类与数量决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特性。通过改变活性炭表面官能团的种类与数量、消除某些基团或者负载增加活性中心,可以改善活性炭对特定吸附质的吸附能力。论述了活性炭表面化学性质的氧化、还原、酸碱、等离子体、金属负载和电化学等改性及其应用研究进展。关键词 活性炭 吸附 表面化学改性 表面化学性质中图法分类号 T Q42411; 文献标志码 A 2008年5月27日收到国家自然科学基金(30571461)、福建省科技 厅星火计划项目(3182)、福建省自然科学基金(2008J0225)、青年教师基金(08B20)资助 第一作者简介:陈孝云,男,硕士,讲师,研究方向:离子液体和炭材料。E 2mail:chenxy_dicp@1261com 。 活性炭因孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、灰分含量低、化学性质(耐酸、耐碱、耐热)稳定、机械强度高、不溶于水和有机溶剂、可再生重复利用等优点,被广泛用于治理水体、空气、土壤等环境中有机、无机、细菌及尘埃等污染物 [1—3] 。 但由于活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭,制约我国活性炭行业迈向更高层次的应用 [3—5] 。将活性炭改性处理,研制出对污染物高效、深度净化的功能活性炭,是降低活性炭使用成本、扩大其使用范围、提高其利用效率的有效途径,是活性炭行业未来发展方向 [4,6] 。活性炭改性主要是通过一些物理、化学处理,改变其孔隙结构(如孔容、孔径大小与分布等);改变活性炭表面的酸、碱性;或者在活性炭表面引入或去除某些官能团使活性炭具有某种特殊的吸附性能和催化特性 [7—10] 。此外,采用不同的活化方法或不同的活化 剂也可以实现制备不同孔径分布及不同表面化学特性的活性炭 [11] 。目前,针对活性炭表面化学性质 改性的方法主要有氧化改性、还原改性、酸碱改性、等 离子体改性、金属负载改性和电化学改性等[8—15] 。 1 活性炭表面化学性质 活性炭的吸附特性不但取决于它的孔隙结构,而且取决于其表面化学性质,表面化学性质决定了活性炭的化学吸附 [9] 。化学性质主要由表面的化 学官能团的种类与数量、表面杂原子和化合物确定,不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质的吸附有明显差别 [16] 。因此对活性炭表面 化学结构进行化学改性,使其吸附具有更高的选择性具有重要的意义。活性炭表面官能团一般分为含氧官能团(图1)和含氮官能团(图2);含氧官能团主要有羧基、酚羟基、羰基、内酯基及环式过氧基等,含氮官能团可能存在形式有两类酰胺基、酞亚胺基、乳胺基,类吡咯基、类吡嘧啶基等 [11—13] 。 图1 活性炭表面含氧官能团
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～
机电一体化在煤基活性炭生产上的应用 煤基活性炭生产行业的发展日渐蓬勃，其技术也被越来越关注。本文先从机电一体化技术单独分析开始，在介绍其功能原理的同时又简要分析了其技术优势。又从煤基活性炭生产工艺开始，探究出了其发展存在的问题，最后介绍机电一体化运用到煤基活性炭生产链上的种种优越性。 标签：机电一体化；煤基活性炭；特征模型；匹配对接 0 引言 随着全球科技的高速发展，各科类行业的交织发展在很大深度上得到推进，这也间接导致能源工程与机械工程行业在技术与设备方面进行改革的必要。经济全球化的来到，有关机构早已感受到改革趋势的紧迫性，要想在市场上稳固的立足，只能通过技术改造和生产模式转型。煤基活性炭作为一种优良的吸附性产品，在其生产过程中，运用机电一体化替换纯人力操作生产具有超前的优越性。 1 机电一体化的技术优势与应用现况 机电一体化作为一种新型科技机械技术，它的主要特性是指在传统的机械设备里引入电子计算机控制系统，使得普通机械生产设备变得智能化、系统化。从另外一个角度讲，机电一体化是把光学、信息学、微观加工学以及微机电一体化的新型技术。机电一体化不管是在数控领域、机器领域、还是集成制造领域都取得了很大的成效。 1.1 功能原理与应用解析 所谓机电一体化系统，原理上讲就是将机器、电子与通讯等独立功能与特性技术相结合为一体的高级综合系统，一款机电一体化系统的核心组成要素是总集成系统与子系统的对接接口设计。大多数机电一体化设备的总性能是由多个子设备的功能特性的协同效应来组成的，这就是机电一体化系统的总系统功能。对于机电单元件功能剖析，需要逐步探究机电对接特性来解决相关问题。而解决这类问题的一般思路就是将各个单元控件作为整体与相关功能部件融合，在充分考虑接口适配器的时候建立机电一体化接入口特性模型（见图1）来解析其功能特性。 1.2 技术优势 机电一体化技术具有的安全性高，不管是从监视、警报还是自我保护方面，都具备其独特的优越性，最大程度上降低安全系数；得益于机电一体化的高强数字处理与控制的特点，以及超高的灵活性，保证了其生产效率与质量；系统化运行模式对产品的加工与质量检测监控能够在最短时间内发现问题并做出正确的处理，保证流程的持稳运行。
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
煤基活性炭生产用斯列普活化炉生产工艺探讨 肖宏生,张文辉 (煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013) 摘要:讨论了煤基活性炭生产用斯列普活化炉合理工艺的控制,探讨了降低煤基活性炭生产成本、提高活性炭质量的途径。 关键词:斯列普活化炉;工艺 中图分类号:T Q 424 1 文献标识码:A 文章编号:1006 6772(2001)01 0057 04 收稿日期:2001-01-10 作者简介:肖宏生(1965-),男,辽宁庄河人,工程师,长期从事活性炭产品开发和工程设计工作。 煤基活性炭是中国产量最大的活性炭产品,据统计,1999年中国煤基活性炭产量超过9万t,其中产品80%出口。中国煤基活性炭生产主要采用斯列普活化炉,斯列普活化炉是活化炉的一种,由于其具有生产能力大、产品质量均匀稳定、产品的吸附指标高、能同时生产多种规格活性炭、正常生产时不需外加热源、炉子使用寿命长等特点,因而被国内煤质活性炭厂广为采用。自20世纪50年代,中国从前苏联引进设计能力为1000t/a 斯列普活化炉后,经过国内几代科研人员的不断改进和重新设计,目前,斯列普活化炉已发展成设计能力为300t/a 、500t/a 、800t/a 、1000t/a 4个系列。其中500t/a 斯列普活化炉因其造价较低,产出较为合理,国内煤质活性炭厂多采用此炉型,但是国内活性炭厂500t/a 斯列普活化炉工艺控制存在一定差别。 斯列普活化炉工艺参数控制的合理与否直接关系到活化炉的产量、产品质量及炉子的使用寿命。斯列普活化炉工艺参数控制包括炭化料、加料与卸料、活化温度、蓄热室顶部温度、燃烧室温度、通 入活化炉的蒸汽压力与流量、通入活化炉的空气压力与流量、炉内压力、加热半炉氧含量、加热半炉与冷却半炉切换周期。 本文根据笔者多年经验就500t/a 斯列普活化炉的合理工艺参数的控制、生产成本的降低和产品质量的提高进行了探讨。 1 炭化料质量对斯列普活化炉操作的影响 炭化料是加入活化炉进行活化的原料。炭化料的质量直接影响活性炭的质量、产量及炉子的使用寿命。对炭化料的要求主要包括炭化料的热稳定性、强度、灰熔点、灰分含量、堆积重、粒度、挥发分、水分及水容量。 炭化料的热稳定性要好,其在高温下不能碎裂及有结块性。炭化料若有结块性,其在活化炉的补充炭化带就会结块堵塞活化炉的产品道;炭化料若在高温下碎裂,则会使料层致密,活化介质不易穿透料层,造成活化不均匀,产品的吸附指标难于提高,活化料中常有过烧现象即白点或白条。另外,由于炭化料的碎裂容易导致活化炉产品道膨料造成
活性炭的表面改性及其研究 摘要：活性炭表面的不饱和电子云和炭结构中存在的杂原子影响了其应用范围，为了满足应用要求，必须对其表面进行改性；介绍了活性炭表面改性的方法，包括对活性炭外观、形状的改变，采用碳沉积技术对孔结构的改变，针对不同应用条件对活性炭表面极性的改性等。 关键词：活性炭；表面改性；改形；极性基团 Abstract: unsaturated electron cloud on the surface of the activated carbon and structure of the carbon hetero-atom affected its application scope, in order to meet the application requirements, must be on the surface modification; The method of the surface modification of activated carbon are introduced, including the appearance, the shape of the activated carbon change, using carbon deposition technology to the change of pore structure, according to different application conditions on the surface polarity of the modified activated carbon, etc. Key words: activated carbon; The surface modification; Change shape; Polar groups 前言 1 【活性炭应用领域扩大对其性能提出了更新、更高的要求，在“高吸附、多功能、高强度”的总要求下，（减低活性炭的使用成本，扩大使用范围，提高利用效率的有效突进）【4,6】。出现了对专用炭质吸附材料需求量越来越多的趋势。目前用传统工艺生产出来的活性炭只能识活性炭表面结构的基础上，采用某种可行的途径对其进行表面改性，从而达到实际应用的目的。现在的活性炭种类少，技术含量低，缺少功能化高品质专用的活性炭，【3-5】】 一、前言 与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相比，活性炭具有许多独特且不可替代的特性。 活性炭吸附剂的优点 1、活性炭的表面特性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。 2、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。 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。 4、有较发达的孔隙结构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。