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(zhì)之間的相互作用而形成一定的吸附平衡關(guān)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(zhì)從活性炭中離去。主要方式有:①改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，降低吸附質(zhì)與活性炭表面的親和力;②用對吸附質(zhì)親和力更強的溶劑萃取;③用對活性炭親和力強于吸附質(zhì)且相對更易脫除的物質(zhì)將吸附質(zhì)置換出來，然后將置換物質(zhì)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(zhì)脫除;⑤降低溶劑中溶質(zhì)濃度(或壓力)使吸附質(zhì)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
后處理是活性炭生產(chǎn)中產(chǎn)品的精制和均質(zhì)過程，通常包括酸洗和干燥這兩個過程。目的是為了除去活性炭產(chǎn)品中的灰分、鐵及重金屬含量。一般氣體活注制備的氣相吸附用活性炭和廢水處理用活性炭可不需進(jìn)行后處理，但生產(chǎn)對雜質(zhì)含量要求高的產(chǎn)品則需要進(jìn)行此過程。
酸洗一般用鹽酸，加入量一般是炭質(zhì)量的10%~30%，在加入至沸騰且充分?jǐn)嚢璧臈l件下進(jìn)行。待樣品雜質(zhì)含量達(dá)到質(zhì)量要求后再進(jìn)行多次充分水洗以除去鹽酸。為保護(hù)環(huán)境，酸洗中排出的酸霧和酸性廢水均需進(jìn)行中和處理方可排放。
干燥的目的是控制產(chǎn)品的含水量。干燥設(shè)備主要有烘房式干燥器、回轉(zhuǎn)干餐爐等。在干燥過程中，尤其是粉炭的干燥過程應(yīng)重視粉塵的收集，這樣既可降低產(chǎn)品損失又可消除粉塵污染。
物理法制備技術(shù)與裝置
隨時間的延長先升高后降低，活化時間為3h時可得到具有大碘吸附容量的活性炭產(chǎn)品，
活化氣體流量
活化氣體流量增加則反應(yīng)速率增加，但當(dāng)活化劑流速達(dá)到一定值后，反應(yīng)速率將為一常數(shù)而不再增加，當(dāng)流速較低時，所制得的活性炭微孔容積大，而流速高時微孔容積反而減小，這是由于高流速使炭的外表面燒蝕產(chǎn)生不均勻活化，從而使微孔容積降低，Manochs等在以松木為原料制備活性炭的過程中發(fā)現(xiàn)水蒸氣流量這一因素對活性炭表面化學(xué)性質(zhì)和形貌有十分重要的影響，可以通過控制水蒸氣的流量控制孔徑和微孔率[10)。
原料中灰分含量
據(jù)研究表明，堿金屬、鐵、銅等氧化物和碳酸鹽在水蒸氣活化過程中可起到催化作用，因此在活化物料中加入少許此類物質(zhì)可以加快活化反應(yīng)速率。例如國內(nèi)有專利采用Ca為催化劑，使水蒸氣與碳反應(yīng)的活化能由185kJ/mol下降到164~169kJ/mol，所得活性炭孔徑分布集中于5~10nm，表3-4為幾種無機鹽在1000℃下對水蒸氣與石墨反應(yīng)速率的影響[12]。
表3-4 無機鹽對水蒸氣與石墨反應(yīng)速率的影響
處理條件 灰分 相對氣化速度
無 0.005 1
0.1mol/L Ni( NOs ) 2
0.1molL Fe ( NO3 )2
0.1mol/L Co(NOa):
0.14
0.14
0.14321827
0.02moI/LNHaNO3 Q03 22
注，水蒸氣流量為0.52X10-mol/s,
另據(jù)Holmes和Emmett的研究表明，原料中所含的無機雜質(zhì)在活化過程中常促進(jìn)孔隙由小變大，而且在0.7~1.0的相對壓力范圍內(nèi)吸附等溫線的斜率有所增加，說明中大孔的比率增加了3)，這與前文提到的金屬在活化過程中的催化作用相吻合。
原料炭化溫度
炭化料的活化反應(yīng)活性與其揮發(fā)分的含量密切相關(guān)，而揮發(fā)分的含量又由炭化溫度決定。圖3-1給出了炭化溫度對碳與CO?的反應(yīng)活性，可以看出當(dāng)炭化溫度為600℃左右時所得到的炭化料顯示出高的反應(yīng)活性、若炭化溫度進(jìn)一步升高則反應(yīng)活性明顯下降。此外還有研究發(fā)現(xiàn)碳材料隨著加工溫度的升高，基本微品有增大的趨勢，生產(chǎn)實踐也表明炭化溫度升高則活化過程所需的溫度也相應(yīng)提高，但石油焦是例外，因為在較高溫度下石油焦容易發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變，形成大面積的石墨晶體結(jié)構(gòu)，難以形成豐富的孔除結(jié)構(gòu)，因此用普通氣體活化法很難得到吸附性能優(yōu)良的活性炭產(chǎn)品，Bouchelta等以棗核為原料制
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