輕質(zhì)漂浮活性炭的制備

1、w 活性炭的介紹w 研究現(xiàn)狀w 制備機理w 實驗w 實驗結果分析 活性炭是用多種原料經(jīng)炭化和活化過程制成的優(yōu)良的多孔性吸附材料，是由微晶炭和無定型炭構成，含有數(shù)量不等的灰分。其最大特點是具有發(fā)達的孔隙結構和大的比表面積(5003000m2 /g)，吸附性能良好，廣泛應用于化學工業(yè)、食品加工交同能源、醫(yī)療衛(wèi)生農(nóng)業(yè)、國防等領域，以及環(huán)境保護和人類生活等各個方面。2.2.活性炭的研究現(xiàn)狀活性炭的研究現(xiàn)狀 活性炭作為一種多孔性含碳物質(zhì)，有著悠久的發(fā)展歷史。從18世紀末人們首次發(fā)現(xiàn)木炭具有吸附性到現(xiàn)在工業(yè)活性炭廣泛應用于各個領域。其中有幾次重大事件促進了活性炭工業(yè)的發(fā)展： 1.活性炭防毒面具，在第一次世

2、界大戰(zhàn)中，活性炭作為軍需品得到了急劇的發(fā)展，其原因是化學武器在戰(zhàn)場上出現(xiàn)，對化學戰(zhàn)劑的防護被提到議事日程上。 2.活性炭除臭作用，1927年美國芝加哥自來水廠發(fā)生了廣大居民難以接受的自來水惡臭事故，這是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成異臭所致。德國等地的自來水廠也發(fā)生了同樣的事故，這些事故都是用活性炭來解決的。 到目前為止，世界上生產(chǎn)活性炭的國家與地區(qū)已有40多個，年生產(chǎn)能力在100萬噸，美國是最大的活性炭生產(chǎn)國和消費國。 同日本、美國這些活性炭生產(chǎn)及消費大國相比，我國起步較晚。20世紀40年代以前，我國制藥工業(yè)、化學工業(yè)中所使用的活性炭全部靠進口。自50年代開 始，國產(chǎn)活性炭上市，沈陽、青島

3、、上海、福建、廣州、煙臺等地紛紛建廠，生產(chǎn)工藝多樣?？偵a(chǎn)能力從1951年的3050噸猛增到20世紀80年代的近10萬噸?；钚蕴康姆N類也由原來單一的通用炭向?qū)Ｓ锰堪l(fā)展。 80年代以后，隨著改革開放的深入，國內(nèi)經(jīng)濟蒸蒸日上，活性炭的用量迅速遞增，產(chǎn)量也因此擴大，成本逐漸降低，出口量上升，我國活性炭已經(jīng)進入了國際市場。我國活性炭工業(yè)經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，在產(chǎn)品產(chǎn)量、品種、質(zhì)量和生產(chǎn)技術等方面都取得了長足的進步。 然而與發(fā)達國家相比，我國活性炭工業(yè)仍然存在很大差距，主要表現(xiàn)在技術基礎薄弱，生產(chǎn)裝備落后，企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、品種少。同時，在對外貿(mào)易中由于缺乏宏觀調(diào)控，活性炭市場基本處于無序狀況。這些都

4、導致國產(chǎn)活性炭在國際市場上缺乏價格競爭力。 活性炭的制備一般分為兩個過程：炭化和活化 1.炭化：又稱干餾，是將煤、木材、油頁巖等在隔絕空氣下加熱分解為氣體(煤氣)、液體(焦油)和固體(焦炭)產(chǎn)物的過程 。 該實驗采用的原料是椰殼，經(jīng)過烘干、敲碎再放置于管式爐，再490的溫度下炭化12個小時。 2.活化：活化過程是制備活性炭的關鍵步驟，根據(jù)活化方法分類可分為物理活化和化學活化。 化學活化是通過化學試劑鑲嵌入炭顆粒內(nèi)部結構中而開創(chuàng)出豐富的微孔。其活化溫度較低、活化時間較短，一般只需要幾個小時。 物理活化是指利用二氧化碳、水蒸氣等氧化性氣體與含碳材料內(nèi)部的碳原子反應，通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔而形成豐

5、富的微孔。4.實驗4.1實驗藥品與儀器所用藥品有所用藥品有：KOH、NaOH、 na2co3、可溶性淀粉、碘化鉀、碘、鹽酸、na2s2o3全部為分析純。儀器儀器：管式爐、電子天平、干燥箱。4.2 實驗原理 實驗采用的是Na2CO3、NaOH、KOH混合活化方式，其原理是在高溫下活化劑通過與炭化料顆粒反映形成堿金屬氣體，由于不同的堿金屬的沸點不一樣，活化的過程中就有不同的氣體對炭化料進行蝕刻擴孔作用，從而形成活性炭發(fā)達的孔隙結構。4.3 實驗安排 實驗的結果可能受到復合活化劑配比、炭化時間、活化溫度、活化時間以及炭化料顆粒粗細程度等因素的影響。故采用正交實驗方式分析各影響因素。 第二組：炭化溫度

6、490、升溫速率4/min 炭化料密度：炭化時間(min)密度（g/cm)600.6825900.7071200.704項目劑料比炭化溫度活化溫度活化時間12：2：3：5608009022：2：3：59085012032：2：3：512090015042：3：2：56085015052：3：2：5909009062：3：3：512080012073：2：2：56090012083：2：2：59080015093：2：2：512085090項目Na2s2o3消耗(ml)典吸附值活性炭質(zhì)量 孔隙率（%） 密度（g/cm)14.1652.9687.110.63422.805798.291.78741

7、.160.41631.5701077.113.22920.310.56142.115940.572.53129.820.47953.095746.111.02541.020.41762.07949.753.6427.670.65071.741029.942.75120.880.54082.63832.251.28255.810.31291.331148.723.21816.050.5911.炭化時間:60min、90min、12min2.炭化料的粉碎程度：粉碎時間都為10.5min3.劑料比：3：2：2：5、活化溫度：850、活化時間150min項目(min)Na2s2o3消耗(ml)典吸附值活性炭質(zhì)量(g)孔隙率（%）密度（g/cm)601.8371004.893.63917.660.562901.1631202.032.94921.920.5521202.253910.433.2146.390.6596070809010011012090095010001050110011501200125