氯化鋅法粉末活性炭濕炭的炭化和活化機理

木屑或含炭原料在活化劑中加熱炭化、活化,形成了具有吸附特性的粉末活性炭。其變化過程的詳細機理,有關專家和科技工作者仍在研究探索中。對其生產工藝如何更加合理,產品質量如何更好,下麵論述有關資料的一些見解與推論,以及前人和我們在試驗、生產中的一些經驗。

1.氯化鋅與木屑共熱過程

工業氯化鋅為白色粉末,比重2. 91,熔點283℃,沸點732℃,易溶於水放出溶解熱,與水能組成低共熔物,可作脫水劑,它的蒸汽壓在500C以內上升緩慢,5000C以後急速上升,732C開始沸騰。所以氯化鋅法活化溫度宜在500℃以下,並適時翻動,避免活化後期在高溫下過分翻動物料引起氯化鋅揮發。

氯化鋅與木屑纖維加熱,前期發生水解作用和氧化反應,使高分子纖維化合物逐漸解聚,形成解聚化合物,同時氯化鋅塑化呈塑性物料。塑化(塑性)程度與溫度和鋅屑比有關,物料經塑化階段後變為炭化物,不具黏性(這塑化過程的成熟程度,對於氯化鋅法定型顆粒12氯化鋅法粉末活性炭生產幹濕炭的脫色比較P99炭生產成型難易至關重要)。

當氯化鋅與木屑共熱達300qC左右,氯化鋅具有催化消去有機化合物的羥基和脫水作用,它也能抑製焦油的產生和其它含炭揮發物的形成,使原料中氫原子與氧原予以水的形式分離出來,使炭素的得率提高到木屑絕幹量的40%以上。同時在木屑被氯化鋅溶液催化脫水降解低分子化,並促進其中間產物縮合成為不揮發物,受熱進一步環芳構化,形成縮聚的炭,在適當的溫度下形成為亂層微晶結構。出爐後通過後處理回收活化劑、淨化等工藝操作,使炭具有吸附力。

通過活化過程的試驗和觀察,活化料在爐中如能及時出料,爐溫高可提高產量,對鋅耗的影響關鍵在於出料時刻的及時。所以在生產過程中能掌握好高溫活化的出爐時刻,是提高日產量不增加鋅耗的關鍵,如在鋅屑比3左右,活化後的活化料料溫不宜超出500C。

2活化劑中添加助劑對產品吸附性能影響

活性炭工作者為了提高炭的吸附性能,在含炭物料中添加無機成分的探索,各國學者也都有其研究報道,也都取得了不同程度的效果,作者在活化劑中添加助劑作過數次的試驗比較結果,認為“793”助劑在炭活化過程中,有提高活化功效和降低活化溫度的作用。現將其加入適量助劑生產的粉末活性炭和空白試驗生產的活性炭產品的孔分布、吸附力,作對照試驗,見表12-1。

表12-1試驗產品的孔分布及吸附力對照
  孔範圍( nm)   100~ 50    50 N10       10—4       4—2  A法焦糖脫色(%) 亞甲基蘭 (ml/0. lg)
無助劑(V%)     26. 81     41. 49     23. 77     8.  14     95—100     11~12
加助劑(v%)     6. 65     18. 03     30. 32     36. 25     100 N120     13—14

對吸附大分子物質來說,要求活性炭有多量的過渡孔。從表12-1觀察室內試樣中4—2 nm的孔分布相差明顯,可見試驗產品過渡孔比較發達,該炭種適用於大分子物質的吸附。如對於大分子的醬油色素的脫色效果比較好。

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