隨著廣大(da)(da)用戶對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)純(chun)度(du)提出的(de)(de)(de)更高(gao)要求(qiu),在(zai)液相吸附過程中,如何制造出高(gao)純(chun)度(du)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan),就(jiu)是擺在(zai)我們活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)廠家面前的(de)(de)(de)一(yi)項刻(ke)不(bu)容(rong)緩(huan)的(de)(de)(de)任務了。今天,波濤小編就(jiu)來和大(da)(da)家分享下:高(gao)純(chun)度(du)粉狀活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)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→成品。氯化(hua)鋅法粉狀活(huo)性炭因其固有的吸附(fu)特(te)性,至今(jin)已廣泛應用于醫藥、食品、化(hua)工、三廢(fei)治理等領(ling)域(yu),特(te)別適用于液相吸附(fu)。
總結多年生產經(jing)驗(yan),波濤活性(xing)炭(tan)廠家(jia)認為(wei),影響活性(xing)炭(tan)純度(du)的因素主要有:原料規格、活化程度(du).漂洗方式、烘干(gan)設(she)備、粉碎(sui)設(she)備等。為(wei)了制取高純度(du)的活性(xing)炭(tan),需要重視以下(xia)工(gong)作。
一、選(xuan)用合格的木材(屑)作(zuo)為原料
選用(yong)純(chun)潔(jie)干凈的(de)(de)原(yuan)(yuan)料,是(shi)獲得(de)高純(chun)度活(huo)性炭的(de)(de)首要(yao)條(tiao)件。受(shou)過污染的(de)(de)木(mu)材(如用(yong)過農藥、施過木(mu)材防腐劑等(deng))不宜(yi)作為生產原(yuan)(yuan)料。不干凈的(de)(de)原(yuan)(yuan)料,需要(yao)進行(xing)預(yu)處理,以除去原(yuan)(yuan)料中的(de)(de)泥沙(sha)、鐵屑等(deng)雜質(zhi)。木(mu)材中的(de)(de)灰分(fen)含量,隨樹(shu)(shu)種(zhong)、部位、樹(shu)(shu)齡、土(tu)壤等(deng)而(er)變化,一般在0.3~0.9%左右,而(er)樹(shu)(shu)皮中灰分(fen)達3~9%(表1)。因(yin)此 ,應盡量不用(yong)樹(shu)(shu)皮作原(yuan)(yuan)料。
表1 樹木(mu)不同部位的灰分含量(liang)(%)
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(lv)化鋅活性炭生(sheng)產(chan)中常(chang)用(yong)的(de)原料是木(mu)屑,我們生(sheng)產(chan)中要(yao)求工藝木(mu)屑的(de)規(gui)格如下(xia):
1、品種:松(song)、杉、雜木屑(xie);
2、粒度:6~40目;
3、純度(du):不含(han)泥沙、鐵屑、樹皮等雜質;
4、含水率:15~25%。
二、控制好活化溫度與時間
活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)程度對活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)中(zhong)灰分(fen)(fen)含量(liang)的(de)影響(xiang)比較大、活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度過高、活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間過長,會(hui)引起原料木屑的(de)部分(fen)(fen)燒(shao)矢,導(dao)致活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)灰分(fen)(fen)提高。因此,過分(fen)(fen)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)不但降低活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)得率(lv),而且由于活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)放中(zhong)灰分(fen)(fen)增加,會(hui)加大后(hou)處理難度。在保證(zheng)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)吸(xi)附性能的(de)前提下,應盡量(liang)降低活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度,縮短活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間。合(he)適(shi)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度為500~550℃,合(he)適(shi)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間為30~40分(fen)(fen)鐘。
氯化(hua)鋅法活性(xing)炭生產(chan),由于受(shou)氯化(hua)鋅高溫揮發的影響,活化(hua)溫度需(xu)要控制在600℃以內,這樣就(jiu)使得活性(xing)炭中灰(hui)分含量低于物理(li)法活性(xing)炭,我(wo)們對(dui)幾種(zhong)活性(xing)炭灰(hui)分含量的實測(ce)結果如(ru)表(biao)2所示。
表(biao)2 不同活化方式所制活性炭的(de)灰分(fen)含量
項目 | 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(chu)雜”關
如前所(suo)述,木材中(zhong)含0.3~0.9%的灰(hui)分(fen),在活(huo)化過程中(zhong),這些灰(hui)分(fen)都會轉入(ru)活(huo)性(xing)炭(tan)中(zhong),含量可(ke)達(da)3~9 %。因此活(huo)性(xing)炭(tan)需要進行酸煮、水洗操作,除去(qu)炭(tan)中(zhong)的灰(hui)分(fen)、酸溶物(wu)、鐵等雜質,以提高(gao)活(huo)性(xing)炭(tan)的純(chun)度。酸洗、水洗應注意(yi)以下事項。
1、首先對(dui)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)進(jin)行除沙(sha)、除雜預處(chu)(chu)理(li),一般可用(yong)水沖(chong)洗的(de)方法,沉淀除去活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)中的(de)泥沙(sha)、鐵鋅氧化物等。試驗表明,經預處(chu)(chu)理(li)的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan),其灰分含量比未經預處(chu)(chu)理(li)的(de)炭(tan)(tan)低0.5~1.5%。
2、酸(suan)溶物(wu)等雜質可以用氫(qing)氟(fu)酸(suan)、硝酸(suan)、鹽酸(suan)或(huo)醋(cu)酸(suan)抽提,但氫(qing)氟(fu)酸(suan)使活性炭(tan)細孔結構(gou)發生變化,并促進活性炭(tan)表面氧化物(wu)的形成(cheng);硝酸(suan)會增加活性炭(tan)中的亞(ya)硝基鹽類;醋(cu)酸(suan)處(chu)理效果(guo)較差。因此,生產上一般選用工業鹽酸(suan)進行抽提。所用鹽酸(suan)濃度為30~36%,添(tian)加量(liang)為炭(tan)量(liang)的10~30%。酸(suan)處(chu)理代表反應如(ru)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(suan)溶(rong)物含量取(qu)決于酸(suan)煮的程(cheng)度(du)和(he)均勻性。試(shi)驗表明,酸(suan)煮所用(yong)蒸汽(qi)壓力(li)(指氣液分離后的壓力(li))在2千克以上,蒸煮溫度(du)保持在95~105℃以上,時(shi)間4~5小時(shi)之(zhi)后,所得(de)活(huo)性炭中雜質(zhi)含量可(ke)達如下(xia)要求(qiu):灰(hui)分1.5%,酸(suan)溶(rong)物0.6%,總鐵0.1%, 重(zhong)金屬0.005%,硫(liu)化物可(ke)達“無”。
4、由于高溫活化時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,當活性炭中鐵含量達到0.2%左右時,人們很難繼續除鐵。我們知道,Fe3+離(li)子是很(hen)好的絡合物形成體,它能同很(hen)多配位體形成絡合物,這些鉻離(li)子都是配位體為(wei)六的八面體結構,具言(yan)一定(ding)的穩定(ding)性(xing)。因(yin)此(ci),我們可在活性(xing)炭(tan)中添加某種化(hua)學藥劑(ji),與鐵形成絡合物,降低活性(xing)炭(tan)表面氧化(hua)物對其吸(xi)附力。這樣,活性(xing)炭(tan)總(zong)鐵含(han)量可降到0.1%以下。
5、酸處理(li)之后,活性炭要用60℃以上的(de)熱水(shui)(shui)反復(fu)洗滌,(氯(lv)化物溶(rong)(rong)解度隨溫度升高而加大),并不斷攪拌,以洗去炭中(zhong)的(de)水(shui)(shui)溶(rong)(rong)性物質(zhi)。需要經常檢(jian)測洗滌水(shui)(shui)中(zhong)的(de)氯(lv)含(han)量,避免水(shui)(shui)對活性炭的(de)污染。
四、烘干設(she)備和干燥介質的影(ying)響
烘(hong)干(gan)(gan)(gan)的(de)目(mu)的(de)是便于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)貯存(cun)和運輸。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)烘(hong)干(gan)(gan)(gan)工藝有煙(yan)道(dao)氣直接(jie)加熱(re)(re)干(gan)(gan)(gan)燥和間(jian)接(jie)加熱(re)(re)干(gan)(gan)(gan)燥兩(liang)種。要(yao)生(sheng)產(chan)高純(chun)度的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)品種,需要(yao)采(cai)用(yong)間(jian)接(jie)加熱(re)(re)干(gan)(gan)(gan)燥的(de)方式(shi),以(yi)免活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)被煙(yan)道(dao)氣污(wu)染。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)生(sheng)產(chan)廠(chang)家一般(ban)采(cai)用(yong)外熱(re)(re)式(shi)回(hui)轉爐(lu)(lu)或(huo)平板爐(lu)(lu)來進(jin)行干(gan)(gan)(gan)燥操作(zuo),后者因生(sheng)產(chan)能力(li)小(xiao),多(duo)為小(xiao)型企(qi)業(ye)所(suo)用(yong)。用(yong)回(hui)轉爐(lu)(lu)干(gan)(gan)(gan)燥主(zhu)要(yao)的(de)缺點(dian)是由于炭(tan)與鐵質爐(lu)(lu)壁直接(jie)接(jie)觸,互相(xiang)摩擦,從而(er)增加炭(tan)中鐵含量。因此,用(yong)回(hui)轉爐(lu)(lu)烘(hong)干(gan)(gan)(gan)時需要(yao)十分注意(yi)操作(zuo)。
五、粉碎設備的影晌
液(ye)相吸附所用活性炭(tan)都要(yao)進(jin)行粉碎(sui),以提高(gao)吸附速(su)度,減少活性炭(tan)用量(liang)。粉碎(sui)設備的(de)選擇,要(yao)特別注意(yi)鐵質對炭(tan)的(de)污染(ran)。如果活性炭(tan)與設備鐵壁直接接觸,必然會增(zeng)高(gao)炭(tan)中的(de)鐵含量(liang)。為了避免此現象,我們在粉碎(sui)設備內襯(chen)滿硬(ying)雜木(mu),研磨體采用瓷(ci)質材(cai)料。
六、抓(zhua)好生(sheng)(sheng)產環境的衛(wei)生(sheng)(sheng)工作
為了(le)制(zhi)取高(gao)純度活性炭,除了(le)注意上(shang)述事項外(wai),還應重視生(sheng)(sheng)產環境的衛生(sheng)(sheng)工作。需要保證原料、半成(cheng)品(pin)、成(cheng)品(pin)在整(zheng)個生(sheng)(sheng)產過程中的衛生(sheng)(sheng)與(yu)整(zheng)潔。