關(guān)于利用生物質(zhì)制取活性炭的現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)意義

1、關(guān)于利用生物質(zhì)制取活性炭的現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)意義關(guān)于利用生物質(zhì)制取活性炭的現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)意義論文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)活性炭發(fā)展?jié)摿?應(yīng)用價(jià)值現(xiàn)實(shí)意義論文摘要：敘述了利用生物質(zhì)為原料制取生物質(zhì)活性炭的 2 種方法一一物理法和化學(xué)法及生物質(zhì)活性炭與煤質(zhì)活性炭的優(yōu)缺點(diǎn)。指出，由于能源的缺乏和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生物質(zhì)制取活性炭較煤質(zhì)活性炭更有優(yōu)勢(shì)。0 引言活性炭 (Activated carbon，簡(jiǎn)稱 AC)是一種利用生物有機(jī)物質(zhì) (如木材、焦炭、石油焦、各種堅(jiān)果殼等)制備的具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)和大比表面積的多孔炭材料 。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)活性炭的需求越來越多，在很多領(lǐng)域里都用到活性炭。以木材為原料的傳統(tǒng)的活性炭的制備已受

2、到林業(yè)發(fā)展的限制，因此，利用多種生物質(zhì)為原料來制取活性炭越來越被重視。目前，各種生物質(zhì)制取活性炭的研究已在不斷地進(jìn)行，有些已經(jīng)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力。這樣，不僅能夠使廢棄物充分利用，而且還能夠滿足對(duì)活性炭不斷增加的需求。本文就國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)的研究制備和應(yīng)用方面的現(xiàn)狀及生物質(zhì)活性炭在不同領(lǐng)域的應(yīng)用作一概述。1生物質(zhì)制取活性炭的優(yōu)缺點(diǎn)生物質(zhì)制取活性炭與傳統(tǒng)的煤制取活性炭比較，由于其原料是農(nóng)林廢棄物和工業(yè)廢棄物，所以原料來源豐富，價(jià)格低廉。與原料煤相比，生物質(zhì)無黏結(jié)性、無需破黏等特殊處理，制取活性炭的工藝過程簡(jiǎn)單。由于利用生物質(zhì)制取活性炭是 1 種新的研究方向和新的工藝，不可避免地存在著缺點(diǎn)利用生物質(zhì)制取活性炭

3、，對(duì)裝置要求較高，制取的活性炭沒有煤制取活性炭所具有的良好的吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度。煤制取的活性炭比生物質(zhì)活性炭更容易再生，抗磨損性強(qiáng)，流體阻力相對(duì)較小。2 生物質(zhì)制取活性炭制備方法生物質(zhì)制取活性炭也和煤制取活性炭一樣，有物理法和化學(xué)法 。 物理法是把原料炭化以后，用水蒸氣、c0 、空氣、煙道氣等在 7001 i00下進(jìn)行活化的方法。物理活化法所得產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多，更適合于液相和氣相中分子量和分子直徑較小的物質(zhì)的吸附。它的基本原理是炭化在惰性氛圍氣中經(jīng)過熱分解放出揮發(fā)酚而變成炭化產(chǎn)物 ，而后，將炭化產(chǎn)物用水蒸氣、C0 等在 700。C 1 1o0下進(jìn)一步活化制成具有發(fā)達(dá)

4、的孔隙及與其相應(yīng)比表面積的活性炭。物理方法的一般流程見圖 l。即原料經(jīng)過干燥、炭化，再經(jīng)過預(yù)處理工段 (破碎篩選)，再經(jīng)過活化工段 (活化)，然后進(jìn)行洗滌，最后進(jìn)行后處理工段 (干燥、粉碎)，就可以得到活性炭產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中，大多采用高溫水蒸氣作活化劑。其優(yōu)點(diǎn)在于用水蒸氣作活化劑，使炭表面純凈，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不存在設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。又因反應(yīng)吸熱，不會(huì)使物料在活化中局部過熱而影響收率。其缺點(diǎn)是，因耐火材料和木炭的傳熱系數(shù)小，易造成管內(nèi)物料溫度不均，活化不一致而影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。另外，因其依靠碳原子氧化形成孔隙結(jié)構(gòu)，故活性炭的收率不高，且活化溫度較高?；瘜W(xué)法是把化學(xué)藥品加入原料中，在惰性氣體

5、介質(zhì)中加熱，進(jìn)行炭化和活化的一種方法?；瘜W(xué)活化法所得產(chǎn)品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調(diào)節(jié)化學(xué)活化劑的配比進(jìn)行控制，比較靈活。既可制造出以微孔為主的產(chǎn)品，也可制造出富含中孔 (過渡孔)的產(chǎn)品，比較適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質(zhì)。化學(xué)方法活性炭的成熟工藝為氯化鋅 (ZnC1 )法。國(guó)內(nèi)活性炭生產(chǎn)廠大多采用該法，其活化原理為：ZnCl。在炭化活化中有脫水作用，使有機(jī)木質(zhì)原材料的氫、氧元素以水的形式溢出，如此可降低炭化活化溫度，改變熱解路線，另外，ZnC1 溶液對(duì)木質(zhì)原料有溶解、侵蝕作用，故可順利滲透到原料內(nèi)部，到達(dá)木質(zhì)原料中纖維形式的細(xì)孔中，以實(shí)現(xiàn)完全活化?；罨^程中ZnC1。多數(shù)

6、留在炭中起骨架作用，而形成的炭則沉積在骨架上。當(dāng)最后用水洗掉 ZnC1 后，則炭形成多孔，從而具有吸附、脫色作用?；瘜W(xué)方法的一般流程見圖 2。即原料經(jīng)過預(yù)處理工段 (浸漬)，再進(jìn)行活化工段 (炭化活化)，然后進(jìn)行洗滌，最后進(jìn)行后處理工段 (干燥、粉碎)，就可以得到活性炭產(chǎn)品?；瘜W(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)在于制備的活性炭孔隙率大，且可通過調(diào)整活化劑的濃度生產(chǎn)不同孔徑的活性炭，活化時(shí)間短、活化反應(yīng)易控制、產(chǎn)物比表面積大。另外用 ZnC1。做活化劑，炭化活性溫度低、易操作、能耗小，同時(shí) ZnCl 可回收循環(huán)利用但因在炭化活化時(shí)有部分 ZnC1 進(jìn)入大氣，回收工段還要使用揮發(fā)性鹽酸，這對(duì)大氣均有一定程度的污染，另外

7、，化學(xué)法對(duì)設(shè)備腐蝕性大。一直以來，利用物理法制取的活性炭的使用量不斷增 加，特別是顆?；钚蕴?。據(jù)稱，使用量的年均增長(zhǎng)率為 510?；瘜W(xué)法制取的活性炭的使用量變化不大，甚至有下降的趨勢(shì)。物理法之所以成為生產(chǎn)活性炭的主要方法，是由于化學(xué)法有如下一些缺點(diǎn)：a) 存在著由于從各個(gè)生產(chǎn)工序中產(chǎn)生的酸性氣體，特別是氯氣對(duì)金屬材料的腐蝕及污染環(huán)境的問題；b) 生產(chǎn)裝置所使用的材料幾乎都需要耐腐蝕，成本高：c) 所使用的化學(xué)活化劑回收不充分時(shí)，重金屬離子有殘留在活性炭中的危險(xiǎn)性，用途受到限制；d) 適于吸附氣體的微孔少；e) 產(chǎn)品絕大多數(shù)為粉末狀。不同方法、不同原料制取的活性炭的性能比較見表 1。3 影響生物

8、質(zhì)制取活性炭性能的因素利用生物質(zhì)來制取活性炭的過程，主要有如下幾種影響因素：生物質(zhì)原料、活化溫度和活化劑種類等。利用生物質(zhì)制取活性炭的原料主要有秸稈、稻殼、花生殼、核桃殼等。利用花生殼制備活性炭的工藝早在 2O 世紀(jì) 90 年代中期就有報(bào)道。以花生殼為原料制備的活性炭對(duì)水體中的重金屬離子有很好的吸附性能，例如：Hg(II)，Pb(II)，Cu(II)等。利用小麥秸稈為原料制備的活性炭則具有較強(qiáng)的脫色力。利用稻殼為原料制備的活性炭具有很強(qiáng)的凈化能力。利用核桃殼為原料制備的活性炭，具有較高的吸附性能。由此可見，利用不同原料制備的活性炭在性能方面各有不同。原料對(duì)制備的活性炭的性能有很大的影響。關(guān)于活化溫度與活性炭性能的關(guān)系。厲 悅，等，利用 KOH 活化稻殼制備的活性炭，在活化溫度為 750時(shí)，其他工藝參數(shù)相同的條件下，稻殼活性炭的吸附性能最好。歐陽(yáng)娜娜，等 用核桃殼活性炭的吸附性能，隨著活化溫度的升高而增強(qiáng)，但當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)又逐漸下降。當(dāng)活化溫度升至 600時(shí)，核桃殼活性炭對(duì)碘的吸附達(dá)到最大值?？偟目磥?，活化溫度是影響活性炭性能的一個(gè)重要因素，且不同的原料和工藝過程，需要不同