活性炭的制備工藝

煤質活性炭的生產與再生Whycoal?StructuresimilarhigharomaticityWhycoal?PriceCheapBosomAboundDisadvantagesAshVariety煤質活性炭用煤我國煤炭資源特點煤炭儲量豐富，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、弱粘結煤、不粘結煤、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蒙東部和云南等地。影響活性炭質量的因素－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孔隙內水關系？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內在水分如何測定？對活性炭的生產有何影響？2灰分原生礦物次生礦物外來礦物灰分來源如何測定？強度、孔隙、灰熔點對活性炭的生產有何影響？揮發(fā)份、固定碳揮發(fā)份來源礦物質分解有機質分解對活性炭的生產有何影響？焦渣特性強度、孔隙碳氫氧氮無機硫硫有機硫元素分析工藝參數炭化溫度

炭化物孔徑、微晶結構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

孔結構、燒失率、均勻度、活化時間炭粒度

活化劑的擴散、活化時間、均勻度煤質活性炭的生產－生產原理炭化原理煤質活性炭的生產要經過炭化，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℃煙煤有焦油產生；

550－650℃生成半焦

會影響到活性炭的孔隙結構、強度、收率等。為什么進行改性？煤質活性炭的生產－煤質改性粘結性煙煤熔融態(tài)加熱膨脹收縮氣體逸出結構松散預氧化－氧化不融化

預氧化過程與炭化過程可在同一炭化爐內進行。將炭化最終溫度調至600℃，隔絕空氣，以10.20℃／min的速度升溫，使揮發(fā)分進一步析出，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形成微晶缺陷初步的孔結構反應形成中孔、大孔新的孔結構反應常用燒失率來衡量活化過程。杜比寧認為，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，活性炭具有混合結構。氣化反應階段最后一個階段決定整個工藝的反應速度活化氣體向炭化物表面擴散向粒子的內表面擴散向粒子的外表面擴散反應生成物脫吸炭表面吸附活化氣體炭表面發(fā)生氣化反應從粒子內表面向氣相中擴散從粒子外表面向氣相中擴散。無煙煤為原料的生產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)膠帶輸送機顎破20－30mm斗提料斗雷蒙磨-200目鼓風機大旋風分離器螺旋給料機小旋捕塵器鼓風機粉煤料倉混合、成型焦油和瀝青都是粘結劑，具有良好的浸潤性，滲透性和粘結力，它與炭捏和后，具有良好的可塑性。焦油中瀝青含量對產品的機械強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，摻入焦油和水攪拌均勻。焦油溫度控制在60－90℃，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料斗導板炭化爐70%30%振動篩風機焚燒爐煙囪活化活化道燃燒室煙道儲熱室風機風機煙囪料斗進料口電葫蘆流化床生產煤質活性炭工藝料斗沸騰爐燃燒嘴燃燒嘴布風板水蒸氣過熱器粉狀炭顆粒炭成品微波加熱流化床生產煤質活性炭微波導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，一方面造成經濟上和資源上的浪費，另一方面，活性炭吸附的有害物質會造成二次污染。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，考慮吸附質有否回收價值，可否綜合利用。根據吸附質的性質選擇經濟可行的方法。活性炭再生的依據吸附過程是活性炭、吸附質及溶劑三者形成吸附平衡的過程，要使活性炭解吸，恢復活性，就要破壞原來的平衡條件其依據是：改變吸附質的化學性質；用對吸附質親和力強的溶劑抽提吸附質；用對活性炭親和力大的物質，將吸附質置換出來，然后再使置換物質脫附，活性炭得到再生；外部加熱，升高溫度改變平衡條件，因為隨溫度升高吸附量減少，因而使吸附質脫附；降低溶劑中溶質濃度(或壓力)使吸附質脫附；用分解或氧化的方法，使吸附質(有機質)除去?；钚蕴康脑偕椒ǎ巹┰偕ㄟ@種方法是用酸、堿等無機藥品和苯，丙酮，甲醇等有機溶劑處理，對吸附質進行化學反應，萃取，置換，而使吸附質脫附。當吸附物質為高濃度，低沸點的有機物飽和炭，應首先考慮藥劑再生，此法再生活性炭損失小，可以在吸附塔中進行再生，采用兩個以上吸附塔交替使用。無機藥劑再生法(酸或堿再生法)用無機酸(硫酸，鹽酸)或堿(氫氧化鈉)等藥劑洗滌，使吸附的有害物質脫除。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，甲醇等有機溶劑將被吸附的污染物質萃取出來。圖示為某焦化廠用有機溶劑，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，然后送入氧化反應塔，在200-250℃的溫度、3×106-7×l06Pa的壓力下進行氧化反應?；钚蕴吭偕奶繚{由反應器頂部排出，經熱交換器降溫到60℃以下，達到氣液分離器，尾氣脫臭徘出，炭漿送回吸附裝置重復使用。溫度和壓力宜接影響再生效率和損失率。升壓泵炭漿濃縮池熱交換器空壓機再生炭排放反應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，應用到飽和炭的解吸上，吸附的有機物被分解成水和CO2，使飽和炭再生。化學氧化再生法化學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計成一個連用裝置，即在放電器中間作成活性炭吸附床，廢水通過活性炭時，有機物被吸附，當活性炭需要再生時，床外面放電反應以空氣制造臭氧隨沖洗水將臭氧帶入活性炭床，進行再生。另外將粉狀炭作陽極，進行水的電解，由于在活性炭表面產生了氧，而將吸附質氧化、分解。加熱再生法加熱再生法是使活性炭吸附的物質解吸或熱分解而除去。根據活性炭吸附的有機物質的熱重曲線(TGA)，可分為三種類型易脫附型

沸點低的小分子碳氫化合物和芳香族有機物質，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，如聚乙烯酸類有機物。難脫附型

在加熱過程中，不易以揮發(fā)分形式析出，質量變化很慢有大量的殘?zhí)苛粼诨钚蕴课⒖字?，如酚，木質素等。加熱再生法根據被活性炭吸附的有機物熱分解的難易，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質揮發(fā)和碳化碳化溫度在150－750℃。活化階段炭化階段殘留在活性炭微孔中的炭，影響孔結構，需通入水蒸汽、CO2氣體進行活化，約征850℃氣化成CO，CO2等氣體，使微孔得到清理，重新恢復吸附能力。

可用常規(guī)加熱法，或微波加熱法?；钚蕴康膽脩煤喪纺静奶炕@得的活性炭或多孔炭，已經使用了許多世紀；公元前l(fā)500年以前，埃及人就將此材料用于制藥及凈化，印度人也已經使用活性炭來凈化飲用水。但是直到20世紀初才開始工業(yè)化生產，最初的應用特別簡單，隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，出現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作為多孔炭的原料，其用途也擴展到清除空氣、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没钚蕴勘砻娉适杷赃@一基本性質，使它能從水中吸附各種物質，從而在水凈化中得到廣泛應用。活性炭在液相吸附方面的應用大致上可分為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后處理工序，使所得最終產品的價值提高。

(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具有強吸附性的特點?；钚蕴康囊合嗵幚硇Ч饕校?/p>

(1)脫色(除去在可見光波長內有吸光性的物質)；

(2)除去在可見光波長以外有吸光性的物質；

(3)除去顏色的前驅物質；

(4)除去臭味物質或調整香味；

(5)除去臭味的前驅物質；

(6)除去易形成混油或濁霧的物質；

(7)除去起泡性或保泡性物質；

(8)除去阻礙結晶析出的物質；

(9)除去膠體物質(這類物質大多妨礙過濾和結晶)；

(10)除去保護膠體的物質；

(11)除去對生理有害的物質；

(12)除去使產品變質的物質。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防止副反應染料染料中間體、洗滌液①⑨⑾防止副反應無機藥品磷酸、硼酸、鹽酸、明礬①③有機雜質金屬脫脂溶劑、電鍍液③⑩分解產物干洗干洗液①③脫酸礦業(yè)浮選液除去及調整浮選液水處理對水中有機物有很好的吸附特性。對COD、BOD、TOC等有機物除去率一般達70％-90％。對水質、水溫及水量的變化有較強的適應能力。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置運轉、管理簡單，易于自動控制。活性炭對一些重金屬(如汞、鉛、鐵、鎳、鉻、銻、錫、鋅、鈷等)及其化合物有較強的吸附能力。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，而經濟性能與脫附過程有關，故適用于價值較高的物質。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味品煤氣酚制碘碘合成樹脂酚己內酰胺冶金金、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、醫(yī)藥等工業(yè)中應用。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?；钚蕴课綄拥男问接泄潭▽印⒁苿訉?、流動層、處理方式為氣體通過吸附層。活性炭在氣相吸附方面的應用也可類似于在濃相吸附方面的應用那樣，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能，而且具有細孔內積聚、催化、炭本身反應等性能。因此，活性炭能從低分子、低沸點氣體為主要成分的氣體中除去高分子、高沸點氣體雜質(活沒炭對后者的吸附力大)，除去硫化物(硫化氫、二氧化硫等無機硫化物)、氮氧化物、臭氧、光化學氧化劑、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防毒面具有機物、鹵素制造廠、火災煙氣、熏蒸氣體有機氣體、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)始于有機溶劑和苯的回收，這大大提高了各種化學工業(yè)過程的經濟效果。目前，為了保護環(huán)境，即使不經濟，也有許多從排氣中回收的情況?；钚蕴坑糜跉庀喾蛛x發(fā)展迅速，尤其是一種新型分離材料——碳分子篩(MSC)的出現，大大提高了分離效果，擴展了分離領域。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、原子反應堆排氣、其它化學工業(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、反應氣體、深度冷凍分離氣體、與原子能有關氣體汽油、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)境保護其它應用用作工業(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、應用現狀及發(fā)展趨勢世界活性炭工業(yè)、市場及未來發(fā)展報告對環(huán)境污染的擔憂促進了對活性炭的需求增長，用以除掉液體或氣體中的污染物。全世界的消費量預期每年增長4%，從2000年的75萬噸增長到2005年的84萬噸。目前活性炭的生產能力超過80萬噸/年，每年的預期新增生產能超過3萬噸，潛在新的生產能力能滿足未來的需求。世界活性炭生產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生很大壓力?；钚蕴康漠a地已由西方發(fā)達國家轉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。世界活性炭消費市場中國活性炭生產、出口中國活性炭的產量

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出口價格原因：產品質量低劣無序競爭出路：研發(fā)高端產品行業(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%；其余應訴企業(yè)：72.52%；未應訴企業(yè)被征收高達228.11%