黄金提纯活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如、氮和等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。 燕酸等酸性活化剂制备的活性炭表面以酸性基团为主 ,对碱性物质吸附较好;KOH、K2CO3等碱性活化剂制备的活性炭表面以碱性基团为主,适合于吸附酸性物质;而采用CO2、H2O等物理活化方法制备的活性炭表面官能团总体呈中性。
我国木质法粉状活性炭已经实现了规模化、自动化和清洁化生产,整体技术达到国际水平。 (1)活化法 法制备活性炭的过程中,与木质纤维原料的作用机理可分为以下几个方面:润胀作用、加速活化作用、脱水作用、氧化作用和芳香缩合作用。 活化法的基本工艺包括木屑筛选、干燥、溶液配制、混合(或浸渍) 、炭化、活化、回收、漂洗(包括酸处理和水洗)、离心脱水、干燥与磨粉等工序,如生产颗粒活性炭还需增加捏合工艺。另外,附设的废气净化系统,回收烟气中的和炭粉,减少对环境的污染。活化法的生产工艺中,要注意在炭化段控制度,让充分渗透入木屑,再与活化段协同控制,可以明显提高活性炭吸附能力,产品质量稳定,同时适当降低活化温度对降低产品灰分有利。炭活化尾气采用多段液相回收可以增加和细炭粉的回收,采用高压静电方式也有利于尾气中焦油的去除。 (2)活化法 ZnCl2在活化过程中使木质纤维原料发生脱反应并进一步芳构化,从而形成初步孔结构,水洗脱除后即形成孔隙结构。此外还有学者认为在炭化时形成新生炭沉积的骨架,当其被洗去之后,炭的表面便暴露出来,构成了具有吸附力的活性炭内表面。 活化工艺流程与活化法工艺基本相似。法活性炭由于其孔径分布相对集中、吸附力强等特点,一直受到国内外市场的青睐,需求量逐年增加。 (3)活化法 KOH活化法是20世纪70年代兴起的一种制备高比表面积活性炭的活化工艺,其活化过程是将原料炭与数倍炭质量的KOH或NaOH混合,在不超过500℃下脱水后于800 ℃左右煅烧若干时间,冷却后将产品洗涤至中性即可得到活性炭。反应机理是活化过程中被消耗的炭主要生成了碳酸,同时在800℃左右,被炭还原的(沸点762℃)析出,的蒸气不断进入碳原子所构成的层与层之间进行活化,这两个反应使产物具有很大的比表面积。 [2] KOH法活性炭主要应用在电容器领域。以椰壳为主要原料所制得的活性炭比表面积可接近3000m2/g,比电容可超过200F/g,同时还可表现出优良的储和储能力,在77K 和100kPa的情况下,储量可达到2.94%,压力提高至1MPa,储量可达4.82%。
黄金提纯活性炭用于气体分离与精制、溶剂回收、烟气净化、脱脱硝、水质净化、污水处理、催化剂载体等 破碎状煤质颗粒活性炭 气体净化、溶剂回收、水体净化、污水处理、环境保护等 粉状煤质活性炭 水污染应急处理、垃圾焚烧、化工脱色、烟气净化等 球形煤质颗粒活性炭 炭分子筛、催化剂载体、、气体分离与精制、吸附等 木质活性炭 柱状木质颗粒活性炭 气体分离与精制、黄金提取、水质净化、食品饮料脱色等 破碎状木质颗粒活性炭 净化空气、溶剂回收、水质净化、味精精制、乙酸乙烯合成触媒等 粉状木质活性炭 水体净化、注射针剂脱色、糖液脱色、味精及饮料脱色、药用等 球形木质颗粒活性炭 炭分子筛、血液净化、饮料精制、气体分离、提取黄金等 合成材料活性炭 柱状合成材料颗粒活性炭 气体分离与净化、水体净化、烟气净化、污水处理、环境保护等 破碎状合成材料颗粒活性炭 净化空气、脱除异味、环境保护、上水与污水处理等 粉状合成材料活性炭 水质净化、垃圾焚烧、化工脱色、烟气净化等 成形活性炭 净水滤芯、净水滤棒、净空蜂窝体、环境保护、过滤吸附等