炭活化是制取活性炭的一个关键过程。炭活化设备有内热式和外热式回转炉。日本使用外热式较多,中国普遍使用的是内热式回转炉。热式与内热式回转炉的主要区别在于前者的高温气流与物料不直接接触,而靠炉壁辐射加热物料,这种炉型有利于产品质量的提高。但对制造回转炉的材料有较高要求,日本用的是Fe-Cr合金材料制作。后者则是高温烟气流直接加热物料,国内常用的内热式回转炉结构可参考磷酸法活性炭生产
回转炉为卧式,简体用碳钢钢板制成,为防止物料与钢板直接接触,同时避免影响产品质量和腐蚀设备,需要内衬耐火砖。在中部外套大齿轮,借以推动简体转动,两端各有一对托轮,支承简体质量。为防止气体外逸、污染操作环境,炉头和炉尾均安装密封装置,安装时须保持一定的倾斜度,使物料能从炉尾向炉头移动,高温热风由炉头进入,与物料逆流接触达
活性炭添加量
添加量是影响活性炭液相吸附性能的一个重要因素。增大活性炭的添加量。有助于增加吸附活性位。提高吸附效果,但是也会增加吸附过程中的吸附阻力。因此,要确定合理的添加量,大限度地发挥活性炭的吸附性能,达到理想的吸附效果。
佳添加量可以通过实验研究确定,但实践证明,生产过程中的实际使用量通常比实验室获得的添加量要少,原因尚不明确,需要进一步研究。因此,对于活性炭添加量的确定,通常是根据实践经验来确定。由于每次使用的工况不一样,且每批活性炭的性能也不同,这就需要构建一个实验研究和实践使用之间的比例关系,同时辅以操作者的成熟经验。一般来说,在添加炭样5~10min 后进行取样观察,判断是否正确[9])。
二、时间
脱色或精制所需的时间,受许多因素影响,如炭的粒度、炭的用量、液体温度和黏度等,一般需要10~60min(10,11]。炭越细或用炭量越多则时间越短,当液体黏度大或用炭量很少时则时间就长些。对给定的色素和给定的活性炭种类,在同一条件下,随着时间的延长,单位质量的活性炭对色素的吸附变化并不大。表5-1为三种色素在溶液的平衡浓度为0.1mmol/L时,在25℃时,活性炭对色素的吸附量随时间变化的情况。
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诸多研究表明,活性炭在液相中的吸附过程是放热的,降低温度有利于吸附性能的提高。但是,在液相中,升高温度可以有助于促进液相分子的活度和扩散,增强其在活性炭孔隙结构中的吸附。在实际应用过程中,温度的确定不仅考虑上述因素,还需要兼顾液体自身特性,比如黏度大的液体需要通过提高温度来增加其流动性,对于某些熔点高的物质也需要确保温度熔点,而热敏性差的物质就需要考虑温度对其有效成分的影响。总之,温度对于活性炭应用的影响,不仅需要考虑吸附性能也需要考虑应用状况,无法通过温度变化来提高其吸附量,也难以规定统一的操作温度,需要视情况而定。表5-2中的数据亦可资参考。三种色素的吸附量随温度变化的情况(时间为60min)。