各種活性炭加工生產(chǎn)工藝是碳化活化改性成型

生物質(zhì)炭化通常在緩慢的升溫速率和相對(duì)較低的溫度下發(fā)生，包括熱解炭化、水熱炭化、微波炭化等，目前工業(yè)上以氣相熱解炭化為主。炭化過(guò)程中，生物質(zhì)主要是通過(guò)發(fā)生脫水、脫揮發(fā)分、解聚、降解和異構(gòu)化等一系列熱解反應(yīng)脫除大部分氧元素、部分碳?xì)浼拔⒘吭?。通常，生物質(zhì)原料中纖維素和半纖維素主要是通過(guò)糖苷鍵斷裂生成液態(tài)產(chǎn)物和固態(tài)炭，而木質(zhì)素主要通過(guò)醚鍵斷裂、支鏈脫除和脫水、再聚合等過(guò)程轉(zhuǎn)化為固態(tài)炭和小分子氣體等。

各種活性炭加工生產(chǎn)工藝是碳化活化改性成型，活性炭的吸附性能主要取決于其孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)基團(tuán)特性，因此對(duì)炭化料的活化處理十分重要。活化通常采用物理活化、化學(xué)活化和物理-化學(xué)耦合活化等方法。物理活化法是以二氧化碳、水蒸氣、空氣等作為活化氣體，通過(guò)活化處理使炭化料原有的閉塞孔打開(kāi)、已打開(kāi)的孔隙擴(kuò)大，同時(shí)創(chuàng)造出新孔，形成更發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。物理活化法工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單、環(huán)境負(fù)荷小且易于大型機(jī)械化生產(chǎn)。化學(xué)活化法是利用磷酸、氫氧化鉀、氯化鋅等作為活化試劑，混合浸漬炭化料后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程增加活性炭孔隙結(jié)構(gòu)。化學(xué)活化法制得的活性炭孔隙結(jié)構(gòu)較發(fā)達(dá)，比表面積大且得率高，但活性炭產(chǎn)品會(huì)需要經(jīng)過(guò)洗滌處理以去除殘留的活化試劑。物理化學(xué)耦合活化法是一種將化學(xué)活化法與物理活化法相結(jié)合的一步式活化法，即先用活化試劑浸漬原料，促進(jìn)原料內(nèi)部形成輸送活化氣體的通道，然后在高溫下通入氣體進(jìn)行物理活化，實(shí)現(xiàn)兼具物理和化學(xué)過(guò)程的綜合活化。物理化學(xué)耦合活化法可有效調(diào)控活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，減少化學(xué)活化劑的用量、降低活化處理溫度，集成了物理活化法和化學(xué)活化法的優(yōu)點(diǎn)，但工藝相對(duì)復(fù)雜。

各種活性炭加工生產(chǎn)工藝是碳化活化改性成型，活性炭改性是為了進(jìn)一步提高其選擇性吸附性能，主要包括物理改性和化學(xué)改性方法。物理改性主要包括高溫?zé)崽幚砀男院臀⒉ǜ男?，而化學(xué)改性包括酸堿改性、氧化改性、還原改性、金屬負(fù)載改性和等離子體改性等。目前應(yīng)用較多是酸改性，可以顯著提升活性炭表面的酸性官能團(tuán)數(shù)量，增大對(duì)特殊物質(zhì)的吸附能力。活性炭改性領(lǐng)域有較廣的發(fā)展空間，如針對(duì)空氣等氣相環(huán)境中特定有機(jī)揮發(fā)物、水中重金屬等物質(zhì)的定性吸附改性等。此外，采用多種手段復(fù)合改性可以使活性炭同時(shí)吸附兩種或多種不同種類的污染物，增加活性炭的利用率。通過(guò)不斷探索改性新技術(shù)可以促進(jìn)活性炭在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。

各種活性炭加工生產(chǎn)工藝是碳化活化改性成型，經(jīng)炭化、活化和改性后制備的活性炭產(chǎn)品種類繁多，根據(jù)其外觀、尺寸、形態(tài)等可將其分為顆粒炭、粉末炭、納米炭、成型炭等。其中，成型炭又包括球形炭、泡沫炭、蜂窩炭等。近年來(lái)，利用膠黏劑將粉狀活性炭壓縮成型制得特定尺寸、結(jié)構(gòu)和形狀的成型炭產(chǎn)品成為一個(gè)重要趨勢(shì)，方便后續(xù)深加工應(yīng)用。成型活性炭的制備方法包括直接將具有規(guī)則形狀尺寸的木材等天然植物炭化活化，先將原料炭化活化后再采用粘結(jié)劑將粉體活性炭質(zhì)粘接成型，以及用粘結(jié)劑先將原料粘接成型后炭化活化等三種方式。

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