活性炭活化方法-化学活化法

活化方法

按照活化方法的不同，活性炭的制备主要有物理活化法、化学活化法、化学物理活化法、催化活化法和模板法等工艺，其中物理活化法、化学活化法和化学-物理活化法已经得到了较广泛的工业化应用。

化学活化法

化学活化法就是通过将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后，在一定温度下，经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯等都可作为活化试剂，尽管发生的化学反应不同，有些对原料有侵蚀、水解或脱水作用，有些起氧化作用，但这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用，其中最常用的活化剂为磷酸和氢氧化钾。

化学活化法的活化原理目前还不十分清楚，对活化机理的研究仍在不断深入，一般认为化学活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离，以H₂O、CH₄，等小分子形式逸出，从而产生大量孔隙。此外，化学活化剂能够抑制焦油副产物的形成，避免焦油堵塞热解过程中生成的细孔，从而可以提高活性炭的收率。近年来国内外对化学活化法的研究较多，利用该方法制得了一些高比表面积的活性炭产品。

活化剂是化学法制造活性炭的关键，近些年来，活化剂低消耗越来越多应用于制造工艺。如，美国企业通过活化剂低消耗工艺，以磷酸法制备活性炭，每吨活性炭磷酸消耗低于20％；日本企业采用回转炉两段法，在较低温度和较少氯化锌的用量下制备活性炭。活化剂的低消耗不仅会降低生产成本，还能够实现清洁生产，保护环境。

磷酸法制备活性炭的过程如图1-1所示，磷酸与木质纤维原料的作用机理可分为以下几个方面：润胀、加速活化、脱水、氧化和芳香缩合。经过近10年来的快速发展，我国木质磷酸法粉状活性炭实现了规模化、自动化和清洁化生产，整体技术达到国际领先水平。

由图1-1可知，磷酸活化法的基本工艺包括木屑筛选、干燥、磷酸溶液配制、混合（或浸）、炭化、活化、回收、漂洗（包括酸处理和水洗）、离心脱水、干燥与磨粉等工序，如生产颗粒活性炭还需增加捏合工艺。另外，附设专门的废气净化系统，回收烟气中的磷酸和炭粉。生产工艺中，要注意在炭化段控制温度，让磷酸充分渗透人木屑，再与活化段协同控制，可以明显提高活性炭吸附能力，产品质量稳定，同时适当降低活化温度对降低产品灰分有利。炭活化尾气采用多段液相回收可以增加磷酸和细炭粉的回收，采用高压静电方式也有利于尾气中焦油的去除。

                                                  图1-1 磷酸法连续生产活性炭工艺流程示意图