生产颗粒活性炭时添加粘合剂的作用

粘合剂的作用

颗粒活性炭的制造，大多数工艺过程都要经过造粒成型阶段。除直接破碎炭外，在造粒成型阶段，在作为基质的原料中，通常都要加入一定的粘合剂，如压条炭、压块炭、球形炭等。作为制造颗粒状活性炭的粘合剂应具有以下特性和作用；

（1）含碳量高，热解时析焦率高，最后能够构成活性炭本身的一部分，起到骨架作用；

（2）具有一定的流变性能，对基质颗粒具有良好的浸润性，并与基质混合后具有可塑性，有利于将基质原料加工成型为颗粒状物质；

（3）具有粘结性，在工艺过程中能使基质结合成整体颗粒，并赋予较高的机械强度；

（4）有助于形成活性炭颗粒内部的初步孔隙，并对加工过程无影响，起造孔作用。

以上特性和作用中，其最主要的是浸润作用和粘结作用这两条。

粘合剂首先要赋予基质粉料以可塑性，使其满足造粒成型的要求。因为成型大都是在加压下进行的，为了增加压力传递系数，保证原料的正常成型，粘合剂与含碳基质粉料混合在一起后，必 须具有一定的流变性能。例如煤质压条炭压伸成型时，为能迅速、充分地将煤膏充满整个成型模具并通过模孔，需要煤膏具有相当好的流动性，这就要求粘合剂在一定的温度范围内具有合适的粘度，能够润湿、浸透细小煤粉颗粒。粘合剂流动性好坏取决于相对较低分子量组分的含量。成型方式和设备不同，对粘合剂要求是不同的。挤压成型要求混合料流动性必 须大些，因此通常采用煤焦油沥青加蒽油、防腐油等；模压成型（压块炭）对混合料流动性要求低些，通常可采用软化点适中的沥青作粘合剂。

粘合剂另一个最主要的作用是在加热条件下起粘结粉状基质物料的作用。在压条炭生产过程中，煤焦油中的水分、轻馏分首先在干燥和炭化过程中逸出，而沥青在炭化过程中随温度的升高，被逐渐熔融并分解生成沥青焦，这种沥青焦与煤粉细粒粘结，在细粒之间形成炭膜粘结桥而起到骨架作用，从而使分散度很高的煤粉细粒结合成为牢固的整体颗粒，再经过炭化、活化过程，最后成为一种含有大小不同的细微孔隙的、具有很高机械强度的多孔性活性炭颗粒，当然要深入探讨粘结作用的具体过程与原理是十分复杂的，因为粘结过程包括化学、物理和物理化学（特别是胶体化学）作用的综合结果。有人曾经对几种不同的煤沥青中的粘结组分进行过电子显微镜扫描研究，发现粘结组分与颗粒形状、受热后的变化与作用，以及粘结强度等都有一定的差异。这就说明要真 正选择合适的沥青粘合剂的品种，是需要做细致工作的。需要强调指出的是，如果忽视了粘合剂的主要作用，而使用了不适当的粘合剂，例如在加热条件下粘结作用较差的粘合剂，即使能制造出活性炭成品，但活性炭的机械强度在长途运输和用户使用过程中将会暴露出一定的问题，在强烈气流中使用，或者需要再生多次反复使用时，将会反映得更为明显。主要表现在粒度变碎粉灰多，气流阻力大。

第三是粘合剂对形成粒状活性炭制品内部初步孔隙也有一定的作用。以煤焦油作粘合剂制造煤质粒状活性炭为例，形成炭颗粒内部初步孔隙的作用是通过两个方面来实现的：一方面是焦油中的挥发分在热处理时逸出形成孔隙；另一方面由于焦油分解留下沥青，最后沥青又变成焦炭，在沥青成焦过程中体积缩小，因此增大了颗粒内部孔隙。这两个作用主要都是在炭化阶段完成的，也就是说通过炭化形成了活性炭颗粒内部的初步孔隙。而活性炭颗粒内部的各类型孔隙，尤其是对吸附起重要作用的细微孔的发展，还可在活化过程中形成的，这里还须提及一下，在煤质压条炭生产中，混合煤膏时，往往加少量的水，对炭颗粒内部的初步孔隙的形成是有一定的好处的，至于加水的多少是有严格的规定的。