活 性 炭 工 业 生 产 与 应 用〔 待 兰 〕T.W呈g ma n ”一、引 言形式 不 同 的 碳在众 多 工 业 部 门 中起着 重要 作 用。完美电竞大 量 工业 用 炭 一 般 由 天 然 含碳 物 质如煤、石油、泥 炭 和 木 头 等 经 一 定热 处 理 后得到。含 碳 物质 中 易挥 发 分 被除 去 后得 到 一种 重 要 的 剩余 产 物—焦,如不 经 适 当 活化,其 结构 中 通常 只 有 少量 气孔。活性 炭是一种 具 有 良 好 发 育 并 且可 透 的 内 部孔 结 构 的炭。虽 然 现 已 认识 到 孔 结 构 是 活 性 炭 的重要特性,但 要 使 炭 具 有 吸 附 特 性 必 须 先用化 学或 热 处 理...

　　活 性 炭 工 业 生 产 与 应 用〔 待 兰 〕T.W呈g ma n ”一、引 言形式 不 同 的 碳在众 多 工 业 部 门 中起着 重要 作 用。大 量 工业 用 炭 一 般 由 天 然 含碳 物 质如煤、石油、泥 炭 和 木 头 等 经 一 定热 处 理 后得到。含 碳 物质 中 易挥 发 分 被除 去 后得 到 一种 重 要 的 剩余 产 物焦,如不 经 适 当 活化,其 结构 中 通常 只 有 少量 气孔。活性 炭是一种 具 有 良 好 发 育 并 且可 透 的 内 部孔 结 构 的炭。虽 然 现 已 认识 到 孔 结 构 是 活 性 炭 的重要特性,但 要 使 炭 具 有 吸 附 特 性 必 须 先用化 学或 热 处 理 方 法 活 化。活 性炭 通 过 吸 附除 去 气体 和 液体 中 不纯 物,活 化 过 程实 质 上 是增 加炭 的 内表 面积,即吸 附点 数 量。实 验 室 中制 备 活 性 炭 的 原 料 很 多,但实际 常 用 的 是:泥 炭、煤、褐 煤、木 头 和 椰 子壳。炭化、活化 后 小 直 径 孔 的 内 表 面 积 增大,产 品 具有大 的孔 体 积。活性 炭内 表 面积在 5 0 0 ~1 5 。。 m“ / g 之间,正 是 由 于这 巨 大 的表 面 积,才 使 其 能 够 有效 的 吸 附口二、活 化 原 理( 一 ) 化 学、物理 活化在 含 碳 物质炭化 过 程 中 ( 即:没 有 空 气和化学 催 化 剂 下 的 热 解 ),大 量 非 碳 物 质( 氢、氧、硫、氮 ) 首先 以 气 态 形 式放 出。解 束 的 碳 原子 形成 有 秩 序 的 石 墨 晶体,晶 体 间 不 规 刚 排 列,1形 成 许 多 空 隙,焦 油 质的 沉 积和 分 解 使 它们为 无 序 碳填充。炭 化 产物 仅有 极 弱 的吸 附 能 力完美电竞。炭化 产 物 的 活 化 过程 有 两种:1.添 加 能 抑制 焦油形成 的 物 质 后 炭化。这个 方法只 需 单 一 工 序 就 可 得到 性能 优良 的 活 性 炭,但 活 化 剂 ( 如:ZnC 12 、H3P O4、K O H、KZS、K C N S ) 用 量 大,炭 化 后 要 洗涤。这个 方法 一 般 称“ 化 学活化”。2。部 分活 化,常 称 为“ 物 理活 化 ”。常 用 活 化 剂 有水蒸 气、二 氧化 碳、空 气 及 其混 合物。半 成品 活 化过程 中,首 先 无 序碳被除 去,显 露 出 随 活 化 刘 作 用 的 原 始晶 面。( 二 ) 气 化碳 与 水 蒸 气发 生 吸 热 反应,反应式 为.C + H2 0一C O + H:A H=+ 1 1 7 K J mol一 1(1)同 样,碳 与二 氧 化 碳 反 应:C + C OZ ` e e 一 食 Z COA H二+1 5 9 K J mol一1( 2 )实 际 条 件 下 (8 0 0 ℃ 以 上 ),还 有 水气 转 变平 衡 方 程:C O + H:O三七 二 C O:+ H:(3)平 衡 常 数 在0.5 ~ 1之间。虽 然 过 热水 蒸气是 常用 活 化 剂,但 上 述 (2) 和 ( 1 ) 同 样 重要。C O:分 子 直 径 比 H:O 分 子 大,所 以 它在碳孔 中 的 扩 散 速 度 慢,反 应 速 率低,微孔可 透 性 差。气化反 应 是 吸 热 的,为 了 维 持 平衡 箫不断 供 热,实 际 上,这 可 甩 空 气 燃 烧 反 应 生成二 故 一、