活性炭再生原理簡述
活性炭的吸附過程就是活性炭與吸附質之間的相互作用而形成一定的吸附平衡關系，而活性炭的再生就是采取各種辦法破壞原有平衡條件，從而使吸附質從活性炭中離去。主要方式有:①改變吸附質的化學性質，降低吸附質與活性炭表面的親和力;②用對吸附質親和力更強的溶劑萃取;③用對活性炭親和力強于吸附質且相對更易脫除的物質將吸附質置換出來，然后將置換物質脫附，從而使活性炭再生;④用外部加熱、升高溫度的辦法改變平衡條件使吸附質脫除;⑤降低溶劑中溶質濃度(或壓力)使吸附質脫附;⑥使吸附物(有機物)分解或氧化而除去。針對可逆氣相吸附，通常采用的方法是通入120℃以上的加熱蒸氣使吸附
物理法生產活性炭過程中應注意的問題
前文已提到根據(jù)杜比寧的觀點，當氣化損失率小于50%的時候將得到以微孔為主的活性炭;氣化損失率大于75%時則得到以大孔為主的活性炭;氣化損失率介于二者之間時則得到的活性炭兼具微孔和大孔結構。一般氣體活化法得率為20%~30%，因此原料總利用率只有10%左右，其余部分已隨活化反應尾氣逸出。因此在產品質量的前提下盡可能提高原料利用率是獲得大經(jīng)濟效益的關鍵。有研究表明在原料炭化還有活化過程中加入一些化學試劑均可提高反應得率，例如，木材炭化過程中加入一定量的磷酸可以使得率由39%提升至45%，纖維素炭化過程中加入一定量的磷酸鹽亦可大幅提高炭化得率。
此外在氣體活化法中，所產生的尾氣中含有CO、Hz等高熱值氣體，并且尾氣溫度也很高。充分利用尾氣的熱量和其中的可燃氣體也是降低成本、實現(xiàn)節(jié)能減排、增加經(jīng)濟效益的有效途徑。
物理法的基本工藝過程
物理法制造活性炭的基本工藝流程是粉狀活性發(fā)生產流程，圖3-2(b)是無定形活性炭和成型活性炭生產流程(。
由此可看出，物理法活性炭生產工藝大致包括以下主要工段，原料處理工段、活化工段、后處理工段和成品工段。
二、物理法工藝過程及相應生產裝置
1.原料預處理工段
由于制備活性炭的原料種類很多，有木質原料、煤質原料、人造材料和工業(yè)廢料等，不同原料有不同的物理化學性質，包括不同的粒徑、粒徑分布和灰分、揮發(fā)分含量等，因此針對不同原料也需要進行不同的預處理。
預處理的目的有三個，是可以使得原料的外觀和粒度較適合炭化、活化設備，并滿足使用者對產品的要求;第二是可以除去大部分對活化反應和產品性能不利的雜質;第三是可以盡可能減小原料發(fā)生石墨化的趨勢，從而有利于得到吸附性能優(yōu)良的活性炭產品。
為得到合適粒度的原料并除去雜質，可采用破碎、篩分、揚析和除鐵等工藝過程，并根據(jù)不同原料的特性選用相應的礦石、糧食或者飼料加工設備。以爆作為原料時宜選擇特定煤層的原煤或經(jīng)過洗煤處理的煤。特別需要指出的是
通過控制溫度來控制活性炭產品的孔隙分布，從而制備具有不同用途的活性炭產品。一般而言，水蒸氣活化法的活化溫度控制在800~950℃.煙道氣活化的溫度控制在900~950℃，空氣活化的溫度控制在600℃左右。此外，對于不同的原料，活化溫度的影響也有區(qū)別。例如有研究發(fā)現(xiàn)，以泥發(fā)為原料生產活性炭時，較高的活化溫度(1040℃)反而有利于提高微孔含量，低溫卻有利于中大孔的形成[28]。因此在生產過程中，應根據(jù)原料、所制備活性炭的用途以及所采用的活化劑來確定活化溫度。
.活化時間
在活化條件下，氣體活化按照造孔一擴孔步驟進行，即先開始在炭化料肉部形成大量的微孔，相鄰碳微晶之間原本閉塞的微孔也被打開，從而使活性發(fā)比表面積增大，吸附能力增強，而隨著反應的進一步進行，碳微晶層面上的碳開始被消耗，使微孔變大、塌陷，直到相鄰微孔之間的孔壁被完全燒蝕形成中大孔結構，導致活性炭比表面積降低。由于反應速率隨溫度變化而變化，不同原料的活化難易程度也不一樣，因此若活化溫度較低或者原料活化反應性較差時，活化時間應適當延長，反之亦然。
例如以煤為原料，水蒸氣為活化氣體，活化溫度為900℃，水蒸氣流量為
1.2kg/(kg.h)，實驗結果表明活化時間在2~5h范圍內所得到的活性炭碘吸
1活性炭原料的影響
(1)木屑樹種的影響 實驗證明，活性炭的吸附性能與木屑樹種有密切的關系，多數(shù)情況下，認為杉木屑較松木屑好，松木屑較硬雜木屑好，軟雜木屑較硬雜木屑好，材質硬的木屑會影響氯化鋅溶液的滲透速度。但通過選擇適當?shù)纳a條件，采用混合木屑作原料，也可以克服由原料所引起的不利影響，生產出合格的活性炭。
(2)木屑含水率的影響木屑含水率對炭活化過程沒有直接影響，但會影響氯化鋅溶液的滲透速度，因而影響氯化鋅溶液浸漬的時間。對連續(xù)浸漬或混合過程尤為重要。含水率高(在纖維飽和點以上)的木屑不僅會降低氯化鋅溶液的滲透速度，而且要降低氯化鋅溶液濃度，從而影響炭活化效果。因此，當木屑含水率超過30%時，浸漬時間要求在8h以上，當木屑含水率在纖維飽和點以下時，氯化鋅溶液的滲透速度要快一些。木屑含水率在15%以下時，混合時間短(15min)。木屑含水率還影響其對氯化鋅溶液的吸收量。例如，生產顆?；钚蕴?，吸收一定數(shù)量的濃度較低的氯化鋅溶液，因此要求木屑含水率不超過 5%。當生產糖用活性炭時，吸收足夠數(shù)量的高濃度的氯化鋅溶液，如果木屑含水率過高，就會降低氯化鋅溶液的濃度，從而影響鋅屑比，終影響活性炭的孔徑分布。
活性炭制備工藝
間歇法的平板爐和連續(xù)法的回轉爐是生產氯化鋅法粉狀活性炭的主體設備、平板爐法具有設備簡單、投資少、上馬快等優(yōu)點，是國內早期氯化鋅法活性炭的主體設備。但此法存在手工操作多、勞動強度大、環(huán)境污染嚴重等問題，導致了此法目前已被淘汰?；剞D爐法具有生產能力大、機械化程度高、產品質量較穩(wěn)定等優(yōu)點，是目前國內外氯化鋅法活性炭的主體設備，工藝難點在于尾氣處理和氯化鋅回收方面，國內尚未有成熟的工藝，日本已實現(xiàn)環(huán)保排放達標生產。
1.工藝流程
連續(xù)法生產粉狀活性炭的工藝流程，一般由木屑篩選和干燥、氯化鋅溶液配制、配料(或浸漬)、炭活化、回收、漂洗(包括酸處理和水洗)、脫水、干燥與磨粉等工序組成。另外附設的廢氣處理系統(tǒng)，以回收煙氣中的氯化鋅和鹽酸，減少對環(huán)境的污染。常用的生產工藝流程見圖2-6 和圖2-7.
2工藝操作
(1)木屑的篩選與干燥為了產品的質量和工藝操作穩(wěn)定，并降低超細顆粒在后續(xù)回收工段過濾流失導致的活化劑的浪費，用振動篩或滾筒篩對木屑進行初步篩選，選取0.425~3.35mm的木屑顆粒，除去雜物(如板皮、鐵展、泥砂、石塊等)，以免造成堵塞，增加回收、漂洗工序中的負荷、影響產品質量。
篩選后的木屑含水率一般在45%~60%，此時水分過高會影響配料工序段化學活化劑的滲透，因此需要進一步干燥控制工藝需要的水分含量。北方由于氣候干燥，雨水少，一些中小工廠常利用自然風干方法干燥木屑，木屑進行機械于燥時，一般在氣流式干燥器中或回轉干燥器中進行干燥。
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