活性炭的制備工藝

煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)與再生Whycoal?StructuresimilarhigharomaticityWhycoal?PriceCheapBosomAboundDisadvantagesAshVariety煤質(zhì)活性炭用煤我國煤炭資源特點(diǎn)煤炭儲量豐富，但分布不均

煤炭主要分布在華北、西北、東北等地區(qū)，而華南及滇藏和臺灣煤炭儲量較少。儲量最大的是新疆、內(nèi)蒙，其次是山西、寧夏、甘肅、河北、山東、河南、陜西、安徽、貴州等，總的特點(diǎn)是北多南少，西多東少。煤種齊全

氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤、弱粘結(jié)煤、不粘結(jié)煤、長焰煤、褐煤、天然焦等均有分布。煉焦煤主要分布在華北，華東地區(qū)；無煙煤主要分布在華北、西南等地區(qū)，褐煤大部分分布在內(nèi)蒙東部和云南等地。影響活性炭質(zhì)量的因素－工業(yè)分析煤種褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤Minh

%2-25.40.9-8.70.6-4.90.5-3.20.5-2.60.3-1.60.63.5孔隙內(nèi)水關(guān)系？煤種及礦別褐煤煙煤無煙煤舒蘭百色棗莊淮北陽泉比表面積m2/g353339102130214內(nèi)在水分如何測定？對活性炭的生產(chǎn)有何影響？2灰分原生礦物次生礦物外來礦物灰分來源如何測定？強(qiáng)度、孔隙、灰熔點(diǎn)對活性炭的生產(chǎn)有何影響？揮發(fā)份、固定碳揮發(fā)份來源礦物質(zhì)分解有機(jī)質(zhì)分解對活性炭的生產(chǎn)有何影響？焦渣特性強(qiáng)度、孔隙碳?xì)溲醯獰o機(jī)硫硫有機(jī)硫元素分析工藝參數(shù)炭化溫度

炭化物孔徑、微晶結(jié)構(gòu)活化溫度蒸汽活化法：850－950℃，煙道氣活化：900－950℃，空氣活化：600℃

活化劑種類活化劑流速及濃度

孔結(jié)構(gòu)、燒失率、均勻度、活化時間炭粒度

活化劑的擴(kuò)散、活化時間、均勻度煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)－生產(chǎn)原理炭化原理煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)要經(jīng)過炭化，活化兩個階段，炭化是將煤隔絕空氣加熱至550－650℃低溫干餾的過程同時也是煤炭熱分解、縮聚的過程。煤在隔絕空氣下加熱，隨溫度的增加發(fā)生一系列變化：

110℃煙煤；150℃褐煤、無煙煤吸附的水分逸出；

250℃煤體開始第一次熱分解；

350℃煙煤有焦油產(chǎn)生；

550－650℃生成半焦

會影響到活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、收率等。為什么進(jìn)行改性？煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)－煤質(zhì)改性粘結(jié)性煙煤熔融態(tài)加熱膨脹收縮氣體逸出結(jié)構(gòu)松散預(yù)氧化－氧化不融化

預(yù)氧化過程與炭化過程可在同一炭化爐內(nèi)進(jìn)行。將炭化最終溫度調(diào)至600℃，隔絕空氣，以10.20℃／min的速度升溫，使揮發(fā)分進(jìn)一步析出，炭化后的揮發(fā)分控制在12％－15％。熔融溫度帶(350－450℃大量產(chǎn)生焦油的溫度帶)，盡可能緩饅加熱活化原理煤升溫活化劑石墨微晶氫、氧析出焦油等無定形碳石墨微晶反應(yīng)形成微晶缺陷初步的孔結(jié)構(gòu)反應(yīng)形成中孔、大孔新的孔結(jié)構(gòu)反應(yīng)常用燒失率來衡量活化過程。杜比寧認(rèn)為，燒失率小于50％時，得到的是微孔活性炭；燒失率大子75％時，得到大孔活性炭；燒失率在50％一75％時，活性炭具有混合結(jié)構(gòu)。氣化反應(yīng)階段最后一個階段決定整個工藝的反應(yīng)速度活化氣體向炭化物表面擴(kuò)散向粒子的內(nèi)表面擴(kuò)散向粒子的外表面擴(kuò)散反應(yīng)生成物脫吸炭表面吸附活化氣體炭表面發(fā)生氣化反應(yīng)從粒子內(nèi)表面向氣相中擴(kuò)散從粒子外表面向氣相中擴(kuò)散。無煙煤為原料的生產(chǎn)工藝流程原料煤破碎活化粉碎混合成型炭化篩分包裝成品水煤焦油煤的破碎、制粉系統(tǒng)膠帶輸送機(jī)顎破20－30mm斗提料斗雷蒙磨-200目鼓風(fēng)機(jī)大旋風(fēng)分離器螺旋給料機(jī)小旋捕塵器鼓風(fēng)機(jī)粉煤料倉混合、成型焦油和瀝青都是粘結(jié)劑，具有良好的浸潤性，滲透性和粘結(jié)力，它與炭捏和后，具有良好的可塑性。焦油中瀝青含量對產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和吸附能力有很大影響，焦油中瀝青含量約在55％－65％為宜。過多？

煤粉由料倉定量送來，摻入焦油和水?dāng)嚢杈鶆?。焦油溫度控制?0－90℃，瀝青含量在55％－65％為宜，壓成坯塊，混合料溫度控制在20－60℃。成型壓力、模具炭化膠帶輸送機(jī)料斗導(dǎo)板炭化爐70%30%振動篩風(fēng)機(jī)焚燒爐煙囪活化活化道燃燒室煙道儲熱室風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)煙囪料斗進(jìn)料口電葫蘆流化床生產(chǎn)煤質(zhì)活性炭工藝料斗沸騰爐燃燒嘴燃燒嘴布風(fēng)板水蒸氣過熱器粉狀炭顆粒炭成品微波加熱流化床生產(chǎn)煤質(zhì)活性炭微波導(dǎo)管溫度測口活化氣體活性炭排出管分布器排氣管斯列普爐活性炭的再生活性炭是價格比較高的吸附劑。用一段時間以后，吸附能力減弱，甚至完全喪失吸附能力，此時的炭稱為飽和炭。若將飽和炭舍棄，一方面造成經(jīng)濟(jì)上和資源上的浪費(fèi)，另一方面，活性炭吸附的有害物質(zhì)會造成二次污染。在選擇活性炭再生方法之前，須對處理對象和處理規(guī)模有清楚的了解，考慮吸附質(zhì)有否回收價值，可否綜合利用。根據(jù)吸附質(zhì)的性質(zhì)選擇經(jīng)濟(jì)可行的方法?；钚蕴吭偕囊罁?jù)吸附過程是活性炭、吸附質(zhì)及溶劑三者形成吸附平衡的過程，要使活性炭解吸，恢復(fù)活性，就要破壞原來的平衡條件其依據(jù)是：改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)；用對吸附質(zhì)親和力強(qiáng)的溶劑抽提吸附質(zhì)；用對活性炭親和力大的物質(zhì)，將吸附質(zhì)置換出來，然后再使置換物質(zhì)脫附，活性炭得到再生；外部加熱，升高溫度改變平衡條件，因?yàn)殡S溫度升高吸附量減少，因而使吸附質(zhì)脫附；降低溶劑中溶質(zhì)濃度(或壓力)使吸附質(zhì)脫附；用分解或氧化的方法，使吸附質(zhì)(有機(jī)質(zhì))除去。活性炭的再生方法－藥劑再生法這種方法是用酸、堿等無機(jī)藥品和苯，丙酮，甲醇等有機(jī)溶劑處理，對吸附質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，萃取，置換，而使吸附質(zhì)脫附。當(dāng)吸附物質(zhì)為高濃度，低沸點(diǎn)的有機(jī)物飽和炭，應(yīng)首先考慮藥劑再生，此法再生活性炭損失小，可以在吸附塔中進(jìn)行再生，采用兩個以上吸附塔交替使用。無機(jī)藥劑再生法(酸或堿再生法)用無機(jī)酸(硫酸，鹽酸)或堿(氫氧化鈉)等藥劑洗滌，使吸附的有害物質(zhì)脫除。在水處理中吸附高濃度酚的飽和炭，用氫氧化鈉再生，脫附的酚以酚鈉鹽的形式被回收，再生工藝流程如圖所示。吸附處理重金屬廢水的飽和炭也用這種方法再生。4％NaOH水HCl再生酚鈉鹽槽泵酚回收廢水吸附處理水有機(jī)溶劑再生吸附廢水中高濃度的酚，也可用溶劑再生，也就是用苯，丙酮，甲醇等有機(jī)溶劑將被吸附的污染物質(zhì)萃取出來。圖示為某焦化廠用有機(jī)溶劑，處理煤氣洗滌廢水飽和炭的工藝流程。溶劑再生法的缺點(diǎn)是再生效率低，再生不完全，幾周后水蒸氣再生。出水吸附廢水再生水蒸氣溶劑溶劑循環(huán)溶劑槽蒸餾器回收有機(jī)物分離水濕式空氣氧化法多用于粉狀炭的再生，將5-10％的飽和炭漿與壓縮空氣一起送入熱交換器加熱，然后送入氧化反應(yīng)塔，在200-250℃的溫度、3×106-7×l06Pa的壓力下進(jìn)行氧化反應(yīng)?；钚蕴吭偕奶繚{由反應(yīng)器頂部排出，經(jīng)熱交換器降溫到60℃以下，達(dá)到氣液分離器，尾氣脫臭徘出，炭漿送回吸附裝置重復(fù)使用。溫度和壓力宜接影響再生效率和損失率。升壓泵炭漿濃縮池?zé)峤粨Q器空壓機(jī)再生炭排放反應(yīng)塔氣液分離加熱器尾氣處理去灰生物再生法生物再生法是將馴化培養(yǎng)的菌種，應(yīng)用到飽和炭的解吸上，吸附的有機(jī)物被分解成水和CO2，使飽和炭再生?；瘜W(xué)氧化再生法化學(xué)氧化法有氧化劑和電解氧化兩種方法，所用氧化劑主要是臭氧，有人將臭氧與活性炭吸附再生設(shè)計(jì)成一個連用裝置，即在放電器中間作成活性炭吸附床，廢水通過活性炭時，有機(jī)物被吸附，當(dāng)活性炭需要再生時，床外面放電反應(yīng)以空氣制造臭氧隨沖洗水將臭氧帶入活性炭床，進(jìn)行再生。另外將粉狀炭作陽極，進(jìn)行水的電解，由于在活性炭表面產(chǎn)生了氧，而將吸附質(zhì)氧化、分解。加熱再生法加熱再生法是使活性炭吸附的物質(zhì)解吸或熱分解而除去。根據(jù)活性炭吸附的有機(jī)物質(zhì)的熱重曲線(TGA)，可分為三種類型易脫附型

沸點(diǎn)低的小分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C(jī)物質(zhì)，一般加熱到300℃，即可脫附。熱分解脫附型

在加熱過程中，易以揮發(fā)分的形式脫附，另一部分碳化，殘留在活性炭微孔中，如聚乙烯酸類有機(jī)物。難脫附型

在加熱過程中，不易以揮發(fā)分形式析出，質(zhì)量變化很慢有大量的殘?zhí)苛粼诨钚蕴课⒖字?，如酚，木質(zhì)素等。加熱再生法根據(jù)被活性炭吸附的有機(jī)物熱分解的難易，脫附溫度不同，可分為低溫加熱再生和高溫加熱再生。低溫再生法。對于吸附濃度較高的易脫附型有機(jī)物的飽和炭，吸附氣體的活性炭較易解吸，一般用蒸汽再生，溫度在100-200℃，再生可在吸附柱中進(jìn)行，脫附后的蒸汽可冷凝、回收再用。高溫再生法液相吸附的活性炭，由于在液體中吸附了許多較大分子的色素和雜質(zhì)等，在低溫下不易熱分解，揮發(fā)，因此水處理飽和炭采用高溫再生法。一般加熱到700－1000℃，有時即使加熱到這個溫度，被吸附物仍不能完全解吸，一部分碳化物踐留在活性炭表面，使這種飽和炭不能完全恢復(fù)原來的吸附力，因此，有時需要再通入水蒸氣和其它氧化性氣體，使之進(jìn)一步活化。加熱再生法高溫活化法一般需要干燥、炭化、活化三個階段。干燥階段加熱到100－130℃使飽和炭所吸附的水分析出。炭化階段通過加熱使有機(jī)質(zhì)揮發(fā)和碳化碳化溫度在150－750℃?；罨A段炭化階段殘留在活性炭微孔中的炭，影響孔結(jié)構(gòu)，需通入水蒸汽、CO2氣體進(jìn)行活化，約征850℃氣化成CO，CO2等氣體，使微孔得到清理，重新恢復(fù)吸附能力。

可用常規(guī)加熱法，或微波加熱法。活性炭的應(yīng)用應(yīng)用簡史木材炭化獲得的活性炭或多孔炭，已經(jīng)使用了許多世紀(jì)；公元前l(fā)500年以前，埃及人就將此材料用于制藥及凈化，印度人也已經(jīng)使用活性炭來凈化飲用水。但是直到20世紀(jì)初才開始工業(yè)化生產(chǎn)，最初的應(yīng)用特別簡單，隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，出現(xiàn)了對防毒面具的需求，多孔炭的氣體分離能力及儲氣能力開始得到高度重視。自1918年以來，活性炭的生產(chǎn)工藝層出不窮，果殼皮、木材、煤、褐煤、泥炭及煤焦油等都可以生產(chǎn)作為多孔炭的原料，其用途也擴(kuò)展到清除空氣、水、其他氣體和液體中的各種污染物?；钚蕴吭谝合辔椒矫娴膽?yīng)用活性炭表面呈疏水性這一基本性質(zhì)，使它能從水中吸附各種物質(zhì)，從而在水凈化中得到廣泛應(yīng)用?；钚蕴吭谝合辔椒矫娴膽?yīng)用大致上可分為3類：

(1)精制在以有效成分或成分組為主的液體中，將所含的有害成分組通過活性炭表面吸附除去，以提高液體的價值或經(jīng)后處理工序，使所得最終產(chǎn)品的價值提高。

(2)回收(或捕集)從由幾種成分組成的液體中，將有效成分或成分組吸附于活性炭中，作為更濃或更純的狀態(tài)解吸而利用或再使用。

(3)分離將幾種成分所組成的液體，利用活性炭的吸附作用分成不同的成分或成分組，以提高各部分的價值。食品、醫(yī)藥及化學(xué)等工業(yè)液相精制活性炭用于液相精制符合其疏水性及對低濃度物質(zhì)具有強(qiáng)吸附性的特點(diǎn)。活性炭的液相處理效果主要有：

(1)脫色(除去在可見光波長內(nèi)有吸光性的物質(zhì))；

(2)除去在可見光波長以外有吸光性的物質(zhì)；

(3)除去顏色的前驅(qū)物質(zhì)；

(4)除去臭味物質(zhì)或調(diào)整香味；

(5)除去臭味的前驅(qū)物質(zhì)；

(6)除去易形成混油或濁霧的物質(zhì)；

(7)除去起泡性或保泡性物質(zhì)；

(8)除去阻礙結(jié)晶析出的物質(zhì)；

(9)除去膠體物質(zhì)(這類物質(zhì)大多妨礙過濾和結(jié)晶)；

(10)除去保護(hù)膠體的物質(zhì)；

(11)除去對生理有害的物質(zhì)；

(12)除去使產(chǎn)品變質(zhì)的物質(zhì)。食品工業(yè)液相精制部門品名效果制糖甘蔗糖、甜菜糖、蜜糖①③⑤⑥⑩淀粉糖葡萄糖、飴糖①②③⑤⑥乳制品奶糖①②⑤⑥釀造各種酒、醬油、食醋①⑥⑦食用油植物油、黃油、豬油①②⑧食品添加劑味精、糖精、果膠等①②③⑥其它果汁、糖漿、飲料①②③醫(yī)藥與化學(xué)等工業(yè)液相精制部門品名效果醫(yī)藥甘蔗糖、甜菜糖、蜜糖①②③⑥⑨工業(yè)油劑礦物油、表面活性劑等①②③⑩橡膠再生橡膠⑾石油精制液體石油餾分①②脫硫高分子合成樹脂、纖維原料及中間體①②③⑩防止副反應(yīng)染料染料中間體、洗滌液①⑨⑾防止副反應(yīng)無機(jī)藥品磷酸、硼酸、鹽酸、明礬①③有機(jī)雜質(zhì)金屬脫脂溶劑、電鍍液③⑩分解產(chǎn)物干洗干洗液①③脫酸礦業(yè)浮選液除去及調(diào)整浮選液水處理對水中有機(jī)物有很好的吸附特性。對COD、BOD、TOC等有機(jī)物除去率一般達(dá)70％-90％。對水質(zhì)、水溫及水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。裝置占地面積小。以混凝沉淀與活性炭吸附組合的物理化學(xué)流程，占地面積僅為活性污泥法的1/4-l/2?；钚蕴课窖b置運(yùn)轉(zhuǎn)、管理簡單，易于自動控制?；钚蕴繉σ恍┲亟饘?如汞、鉛、鐵、鎳、鉻、銻、錫、鋅、鈷等)及其化合物有較強(qiáng)的吸附能力。液相回收與分離活性炭與離子交換樹脂等不同，一般說來脫附比較困難，而經(jīng)濟(jì)性能與脫附過程有關(guān)，故適用于價值較高的物質(zhì)。部門品種醫(yī)藥抗菌素、維生素、荷爾蒙、生物堿等食品核酸類調(diào)味品煤氣酚制碘碘合成樹脂酚己內(nèi)酰胺冶金金、銀、鈀、鋨、汞、鈾、鉛、鋅、銅活性炭在氣相吸附方面的應(yīng)用活性炭用作氣相吸附劑，始用于第一次世界大戰(zhàn)的防毒面具，隨后在化學(xué)、醫(yī)藥等工業(yè)中應(yīng)用。用作氣相吸附劑的活性炭大多為粒狀炭，使用最多的是圓柱形成型炭及無定型破碎炭。在特殊條件下使用球形炭。活性炭吸附層的形式有固定層、移動層、流動層、處理方式為氣體通過吸附層?；钚蕴吭跉庀辔椒矫娴膽?yīng)用也可類似于在濃相吸附方面的應(yīng)用那樣，大致上分為精制、回收(捕集)和分離三類。氣相精制活性炭不僅有氣相吸附機(jī)能，而且具有細(xì)孔內(nèi)積聚、催化、炭本身反應(yīng)等性能。因此，活性炭能從低分子、低沸點(diǎn)氣體為主要成分的氣體中除去高分子、高沸點(diǎn)氣體雜質(zhì)(活沒炭對后者的吸附力大)，除去硫化物(硫化氫、二氧化硫等無機(jī)硫化物)、氮氧化物、臭氧、光化學(xué)氧化劑、油分等。氣相精制要精制的氣體要去除的成分原料氣體或工程氣體H2、He、Cl2、CO2、HCl、乙炔乙烯、水煤氣、裂化氣、惰性氣體原料用空氣Hg,CO2、H2S、N2、NH3H2、N2、Ar、Ne、O2、烴類的氯化物、硫化物、油、臭氣、二烯烴、高級烴、磷化氫、丙酮、聚合性物質(zhì)工作氣體儀器室用空氣、食品工業(yè)用氣體、原子能用氦硫化物、油、腐蝕性氣體、臭氣、N2、Ar、Ne、O2防毒面具有機(jī)物、鹵素制造廠、火災(zāi)煙氣、熏蒸氣體有機(jī)氣體、Cl2、F2、Br2、I2、煙氣、SO2環(huán)保（控制大氣污染、凈化空氣環(huán)境）氣相回收與分離活性炭用于氣相回收(或捕集)始于有機(jī)溶劑和苯的回收，這大大提高了各種化學(xué)工業(yè)過程的經(jīng)濟(jì)效果。目前，為了保護(hù)環(huán)境，即使不經(jīng)濟(jì)，也有許多從排氣中回收的情況。活性炭用于氣相分離發(fā)展迅速，尤其是一種新型分離材料——碳分子篩(MSC)的出現(xiàn)，大大提高了分離效果，擴(kuò)展了分離領(lǐng)域。氣相回收氣體源回收（或捕集）的氣體煤氣干餾氣、天然氣、裂化氣、發(fā)酵氣體、煙道氣、汽車揮發(fā)氣、原子反應(yīng)堆排氣、其它化學(xué)工業(yè)過程中的氣體或排氣苯、汽油等C5以上的烴類、液化石油氣、酒精、丙酮、SO2、放射性碘、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、二硫化碳、氯乙烯、環(huán)己烷、乙烯環(huán)己烷、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮、醋酸酯、環(huán)氧己烷、氧化丙烯、香料成分、四氯化鈦、二氯化鈦、氧化氮分析氣體空氣、氣體中微量成分的捕集（臭氣、有害成分）氣相分離氣體源被分離的氣體天然氣、石油工業(yè)氣、反應(yīng)氣體、深度冷凍分離氣體、與原子能有關(guān)氣體汽油、液化石油氣、H2、N2、CO、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、Ar、Ne、Kr、Xe、He、Rn、Th、等天然氣、城市煤氣、合成氣體、坑道氣體、稀有氣體H2、N2、CO、CH4、C2H8、C3H8、C4H10、CH2、Ar、Ne、He等環(huán)境保護(hù)其它應(yīng)用用作工業(yè)催化劑或催化劑載體污染土壤治理天然氣儲存雙電層電容器生產(chǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢世界活性炭工業(yè)、市場及未來發(fā)展報(bào)告對環(huán)境污染的擔(dān)憂促進(jìn)了對活性炭的需求增長，用以除掉液體或氣體中的污染物。全世界的消費(fèi)量預(yù)期每年增長4%，從2000年的75萬噸增長到2005年的84萬噸。目前活性炭的生產(chǎn)能力超過80萬噸/年，每年的預(yù)期新增生產(chǎn)能超過3萬噸，潛在新的生產(chǎn)能力能滿足未來的需求。世界活性炭生產(chǎn)能力一直大于需求量，對過去的十來年中一直對活性炭的價格產(chǎn)生很大壓力?；钚蕴康漠a(chǎn)地已由西方發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)向中國和東南亞國家，這些地方的的原材料、能源和勞動力成本較低。從1998年到2002年，每年新增超過4萬噸的新增生產(chǎn)能力，其中有三分之一在中國，另外超過三分之一分布在東南亞。世界活性炭消費(fèi)市場中國活性炭生產(chǎn)、出口中國活性炭的產(chǎn)量

中國活性炭的出口量中國活性炭行業(yè)存在問題活性炭的進(jìn)出口價格原因：產(chǎn)品質(zhì)量低劣無序競爭出路：研發(fā)高端產(chǎn)品行業(yè)自律2006年10月5日：ITC對各地涉案企業(yè)傾銷幅度裁定山西新華化工廠等3家企業(yè)：13.78%；大同宏泰等5家企業(yè)：49.09%；另外20多家企業(yè)：84.45%；其余應(yīng)訴企業(yè)：72.52%；未應(yīng)訴企業(yè)被征收高達(dá)228.11%