《煤制活性炭技术》PPT课件

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1、煤制活性炭技术活性炭电镜照片一、活性炭简介活性炭的结构活性碳的分类活性碳的用途活性炭活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔。活性炭主成分除了碳元素以外还有氧、氮、氢等元素及灰份。活性炭的结构活性炭在结构上由于碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，造成了活性碳多微孔体积及高表面积的特性。活性炭的孔结构十分复杂，形状各异，孔隙大小从不到1nm直至1万nm以上，按其孔隙大小可分为大孔、过渡孔，微孔，其大小范围如下：大孔：半径为100-2

2、000nm，主要是能使被吸附物的分子迅速地进入位于活性碳粒子更深处的内层细孔。过渡孔：半径为2-100nm，过渡孔的表面积占总面积的5%。它是作为被吸附物质到微孔的信道。微孔：半径为2nm以下。微孔的表面积占总面积的95%。能提供很大的比表面积给活性碳吸附杂质。活性炭的分类活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。按原料来源分•木质活性炭•煤质活性炭•矿物质原料活性炭•石油活性炭•再生活性炭按制造方法分•化学法活性炭（化学药品活化法

3、炭）•物理法活性炭(气体活化法炭)•化学--物理法或物理--化学法活性炭按外观形状分•粉状活性炭•颗粒活性炭•不定型颗料活性炭•圆柱形活性炭•球形活性炭•纤维状活性碳活性炭的用途•空气净化：能吸附过滤空气中的恶臭、体臭、烟气、毒气、O3、SO2、NO等。•水净化：能去除水中的重金属离子、致癌物质、臭味、霉味、细菌及脱色等；可用于自来水、食品工业用水及工业用纯水等处理；•环保工程：废气及污水处理；•防毒口罩、防毒衣、香烟过滤嘴等；•溶剂回收：对苯类、酮类、酯类、石油类均能吸附回收。•贵金属提炼或回收、吸附放射性物质，也可用于作为

4、催化剂载体、气相色谱的固定相；•医药上用于包扎带，急性解毒剂、人工肾脏等；•电子及能源方面应用，如高容量电容、蓄电池等；•耐高温及保温材料。活性炭的来源活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油焦、皮革废物、纸厂废物等等。二、活性炭的制备碳化的定义碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般温度在600℃以下。有时原材料先经无机盐溶解处理后再碳化。活化的定义活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。当氧化过程的温度在800-900℃时，一般

5、用蒸汽或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在600℃以下时，一般用空气做氧化剂。活性炭的制作活性炭的制作分碳化及活化两步。二、活性炭的制备①使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体；②使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的结构。碳化的作用在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有空隙边上的碳氢原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。活化使活性炭变成一种良好的多孔结构。活化的作用2、活性炭活化机理活性炭在惰性气氛中进行炭化，原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物。目前活性炭的研究难点主要集中在原料碳的

6、活化过程，如怎样形成孔隙结构，孔隙炭化过程中被生成的焦油状物质及非晶质碳堵塞、封闭，如何进一步地通过活性物质的活化反应把它们除去等方面。在解析吸附试验基础上，将X射线衍射与热重分析等方法相结合，对活化原理有了更深入的理解，但对于活化机理仍需要进一步研究。2.1水蒸气活化以水蒸气活化为代表的物理活化具有工艺简单、无污染等优点，已经得到越来越多的关注和应用，但其活化机理仍在探索之中，水蒸气与碳的基本反应是吸热反应，反应在750℃以上的温度下进行。2.1水蒸气活化碳与水蒸气的反应主要受氢气的影响，不受一氧化碳的影响。一般认为，炭表面

7、吸附水蒸气后，吸附的水蒸气分解放出氢气，吸附的氧以一氧化碳的形态从炭表面上脱离。吸附的氢堵塞了活性点，抑制了反应的进行，生成的一氧化碳与炭表面上的氧发生反应而变成二氧化碳，炭的表面与水蒸气又进一步发生反应。反应式如下所示2.1水蒸气活化碳与水蒸气反应受炭材料中金属或金属氧化物的催化作用，促进了气化反应的进行。当活化温度在900℃以上时，受水蒸气在炭化物颗粒内扩散速度的影响，活化反应速度太快，水蒸气侵蚀到孔隙的入口附近就被消耗掉，难以扩散到孔隙内部，不能均匀地进行活化。相反活化温度越低，活化反应速度越小，水蒸气越能充分地扩散到孔

8、隙中，可以对整个炭化物颗粒进行均匀地活化。2.2二氧化碳活化相比水蒸气活化，采用二氧化碳活化制备活性炭的研究较少因为碳与二氧化碳的活化反应速度比水蒸气活化时缓慢，需要850～1100℃的较高温度。在碳与二氧化碳的反应中，碱金属的碳酸盐具有催化作用，反应不仅受一氧化碳的影响，还