隨著廣大用戶對活性炭的純度提出的更高要求,在液相吸附過程中,如何制造出高純度的活性炭,就是擺在我們活性炭廠家面前的一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)了。今天,波濤小編就來和大家分享下:高純度粉狀活性炭的制取方法。
高純度粉狀活性炭的制取方法為氯化鋅法,氯化鋅法粉狀活性炭生產(chǎn)工藝流程為:工藝木屑+氯化鋅溶液→浸漬或捏和→炭活化→回收氯化鋅→酸洗→水洗→烘干→粉碎→包裝→檢驗(yàn)→成品。氯化鋅法粉狀活性炭因其固有的吸附特性,至今已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、三廢治理等領(lǐng)域,特別適用于液相吸附。
總結(jié)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),波濤活性炭廠家認(rèn)為,影響活性炭純度的因素主要有:原料規(guī)格、活化程度.漂洗方式、烘干設(shè)備、粉碎設(shè)備等。為了制取高純度的活性炭,需要重視以下工作。
一、選用合格的木材(屑)作為原料
選用純潔干凈的原料,是獲得高純度活性炭的首要條件。受過污染的木材(如用過農(nóng)藥、施過木材防腐劑等)不宜作為生產(chǎn)原料。不干凈的原料,需要進(jìn)行預(yù)處理,以除去原料中的泥沙、鐵屑等雜質(zhì)。木材中的灰分含量,隨樹種、部位、樹齡、土壤等而變化,一般在0.3~0.9%左右,而樹皮中灰分達(dá)3~9%(表1)。因此 ,應(yīng)盡量不用樹皮作原料。
表1 樹木不同部位的灰分含量(%)
樹種 | 心材 | 邊材 | 樹皮 |
日本水青岡 | 0.8 | 0.5 | 8.7 |
水曲柳 | 1.1 | 0.6 | 5.4 |
日本冷杉 | 0.7 | 0.3 | 2.6 |
黑松 | 0.4 | 0.4 | 2.8 |
赤松 | 0.8 | 0.6 | 2.5 |
氯化鋅活性炭生產(chǎn)中常用的原料是木屑,我們生產(chǎn)中要求工藝木屑的規(guī)格如下:
1、品種:松、杉、雜木屑;
2、粒度:6~40目;
3、純度:不含泥沙、鐵屑、樹皮等雜質(zhì);
4、含水率:15~25%。
二、控制好活化溫度與時(shí)間
活化程度對活性炭中灰分含量的影響比較大、活化溫度過高、活化時(shí)間過長,會(huì)引起原料木屑的部分燒矢,導(dǎo)致活性炭中的灰分提高。因此,過分活化不但降低活性炭得率,而且由于活化放中灰分增加,會(huì)加大后處理難度。在保證活性炭吸附性能的前提下,應(yīng)盡量降低活化溫度,縮短活化時(shí)間。合適的活化溫度為500~550℃,合適的活化時(shí)間為30~40分鐘。
氯化鋅法活性炭生產(chǎn),由于受氯化鋅高溫?fù)]發(fā)的影響,活化溫度需要控制在600℃以內(nèi),這樣就使得活性炭中灰分含量低于物理法活性炭,我們對幾種活性炭灰分含量的實(shí)測結(jié)果如表2所示。
表2 不同活化方式所制活性炭的灰分含量
項(xiàng)目 | 氯化鋅法 | 物理法 |
活化溫度(℃) | 500~600 | 850~950 |
灰分(%) | 1.5~3.4 | 2.5~7.8 |
三、把好“漂洗除雜”關(guān)
如前所述,木材中含0.3~0.9%的灰分,在活化過程中,這些灰分都會(huì)轉(zhuǎn)入活性炭中,含量可達(dá)3~9 %。因此活性炭需要進(jìn)行酸煮、水洗操作,除去炭中的灰分、酸溶物、鐵等雜質(zhì),以提高活性炭的純度。酸洗、水洗應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
1、首先對活性炭進(jìn)行除沙、除雜預(yù)處理,一般可用水沖洗的方法,沉淀除去活性炭中的泥沙、鐵鋅氧化物等。試驗(yàn)表明,經(jīng)預(yù)處理的活性炭,其灰分含量比未經(jīng)預(yù)處理的炭低0.5~1.5%。
2、酸溶物等雜質(zhì)可以用氫氟酸、硝酸、鹽酸或醋酸抽提,但氫氟酸使活性炭細(xì)孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,并促進(jìn)活性炭表面氧化物的形成;硝酸會(huì)增加活性炭中的亞硝基鹽類;醋酸處理效果較差。因此,生產(chǎn)上一般選用工業(yè)鹽酸進(jìn)行抽提。所用鹽酸濃度為30~36%,添加量為炭量的10~30%。酸處理代表反應(yīng)如下:
Fe2O3+6HCl→2FeC13+3H2O
CaO+2HCl→CaCl2+H2O
氯化物一般都是易溶化合物,一些氯化物溶解度(25℃;克/100克水)如下:MigC1,55;CaC1,83;BaCl,37;KC1,38;NaCI,36;FeC13,易溶。
3、酸溶物含量取決于酸煮的程度和均勻性。試驗(yàn)表明,酸煮所用蒸汽壓力(指氣液分離后的壓力)在2千克以上,蒸煮溫度保持在95~105℃以上,時(shí)間4~5小時(shí)之后,所得活性炭中雜質(zhì)含量可達(dá)如下要求:灰分1.5%,酸溶物0.6%,總鐵0.1%, 重金屬0.005%,硫化物可達(dá)“無”。
4、由于高溫活化時(shí)鐵在活性炭中的骨架作用,活性炭表面氧化物對鐵的吸附作用等,當(dāng)活性炭中鐵含量達(dá)到0.2%左右時(shí),人們很難繼續(xù)除鐵。我們知道,F(xiàn)e3+離子是很好的絡(luò)合物形成體,它能同很多配位體形成絡(luò)合物,這些鉻離子都是配位體為六的八面體結(jié)構(gòu),具言一定的穩(wěn)定性。因此,我們可在活性炭中添加某種化學(xué)藥劑,與鐵形成絡(luò)合物,降低活性炭表面氧化物對其吸附力。這樣,活性炭總鐵含量可降到0.1%以下。
5、酸處理之后,活性炭要用60℃以上的熱水反復(fù)洗滌,(氯化物溶解度隨溫度升高而加大),并不斷攪拌,以洗去炭中的水溶性物質(zhì)。需要經(jīng)常檢測洗滌水中的氯含量,避免水對活性炭的污染。
四、烘干設(shè)備和干燥介質(zhì)的影響
烘干的目的是便于活性炭的貯存和運(yùn)輸�;钚蕴康暮娓晒に囉袩煹罋庵苯蛹訜岣稍锖烷g接加熱干燥兩種。要生產(chǎn)高純度的活性炭品種,需要采用間接加熱干燥的方式,以免活性炭被煙道氣污染。活性炭生產(chǎn)廠家一般采用外熱式回轉(zhuǎn)爐或平板爐來進(jìn)行干燥操作,后者因生產(chǎn)能力小,多為小型企業(yè)所用。用回轉(zhuǎn)爐干燥主要的缺點(diǎn)是由于炭與鐵質(zhì)爐壁直接接觸,互相摩擦,從而增加炭中鐵含量。因此,用回轉(zhuǎn)爐烘干時(shí)需要十分注意操作。
五、粉碎設(shè)備的影晌
液相吸附所用活性炭都要進(jìn)行粉碎,以提高吸附速度,減少活性炭用量。粉碎設(shè)備的選擇,要特別注意鐵質(zhì)對炭的污染。如果活性炭與設(shè)備鐵壁直接接觸,必然會(huì)增高炭中的鐵含量。為了避免此現(xiàn)象,我們在粉碎設(shè)備內(nèi)襯滿硬雜木,研磨體采用瓷質(zhì)材料。
六、抓好生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生工作
為了制取高純度活性炭,除了注意上述事項(xiàng)外,還應(yīng)重視生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生工作。需要保證原料、半成品、成品在整個(gè)生產(chǎn)過程中的衛(wèi)生與整潔。