活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，將有機(jī)原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu)（此過程稱為活化）。由于活化的過程是一個(gè)微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕 ，所以造成了活性炭表面具有無數(shù)細(xì)小孔隙?；钚蕴勘砻娴奈⒖字睆酱蠖嘣?～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，活性炭的一切應(yīng)用，幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。

活性炭中的灰分組成及其含量對(duì)炭的吸附活性有很大影響.jpg

關(guān)于活性炭知識(shí)詳解！

   活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱。

   通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無定形炭。由固態(tài)碳質(zhì)物（如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等）在隔絕空氣條件下經(jīng)600～900℃高溫炭化，然后在400～900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進(jìn)行氧化活化后獲得。

   炭化使碳以外的物質(zhì)揮發(fā)，氧化活化可進(jìn)一步去掉殘留的揮發(fā)物質(zhì)，產(chǎn)生新的和擴(kuò)大原有的孔隙，改善微孔結(jié)構(gòu)，增加活性。低溫（400℃）活化的炭稱L-炭，高溫（900℃）活化的炭稱H-炭。H-炭在惰性氣氛中冷卻，否則會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)長-炭?；钚蕴康奈叫阅芘c氧化活化時(shí)氣體的化學(xué)性質(zhì)及其濃度、活化溫度、活化程度、活性炭中無機(jī)物組成及其含量等因素有關(guān)，主要取決于活化氣體性質(zhì)及活化溫度。

   活性炭的含炭量、比表面積、灰分含量及其水懸浮液的pH值皆隨活化溫度的提高而增大?；罨瘻囟扔?，殘留的揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)愈完全，微孔結(jié)構(gòu)愈發(fā)達(dá)，比表面積和吸附活性愈大。

   活性炭中的灰分組成及其含量對(duì)炭的吸附活性有很大影響?；曳种饕蒏2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等組成，灰分含量與制取活性炭的原料有關(guān)，而且，隨炭中揮發(fā)物的去除，炭中的灰分含量增大。

制備技術(shù)

化學(xué)活化法

化學(xué)活化法就是通過將各種含碳原料與化學(xué)藥品均勻地混合后，一定溫度下，經(jīng)歷炭化、活化、回收化學(xué)藥品、漂洗、烘干等過程制備活性炭。磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫酸、碳酸鉀、多聚磷酸和磷酸酯等都可作為活化試劑，盡管發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)不同，有些對(duì)原料有侵蝕、水解或脫水作用，有些起氧化作用，但這些化學(xué)藥品都可對(duì)原料的活化有一定的促進(jìn)作用，其中常用的活化劑為磷酸、氯化鋅和氫氧化鉀。化學(xué)活化法的活化原理還不十分清楚，一般認(rèn)為化學(xué)活化劑具有侵蝕溶解纖維素的作用，并且能夠使原料中的碳?xì)浠衔锼械臍浜脱醴纸饷撾x，以 H2O、CH4等小分子形式逸出，從而產(chǎn)生大量孔隙。此外，化學(xué)活化劑能夠抑制焦油副產(chǎn)物的形成，避免焦油堵塞熱解過程中生成的細(xì)孔，從而可以提高活性炭的收率。我國木質(zhì)磷酸法粉狀活性炭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化、自動(dòng)化和清潔化生產(chǎn)。

（1）磷酸活化法

   磷酸法制備活性炭的過程中，磷酸與木質(zhì)纖維原料的作用機(jī)理可分為以下幾個(gè)方面：潤脹作用、加速活化作用、脫水作用、氧化作用和芳香縮合作用。

   磷酸活化法的基本工藝包括木屑篩選、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸漬) 、炭化、活化、回收、漂洗（包括酸處理和水洗）、離心脫水、干燥與磨粉等工序，如生產(chǎn)顆?；钚蕴窟€需增加捏合工藝。另外，附設(shè)專門的廢氣凈化系統(tǒng)，回收煙氣中的磷酸和炭粉，減少對(duì)環(huán)境的污染。磷酸活化法的生產(chǎn)工藝中，要注意在炭化段控制度，讓磷酸充分滲透入木屑，再與活化段協(xié)同控制，可以明顯提高活性炭吸附能力，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)適當(dāng)降低活化溫度對(duì)降低產(chǎn)品灰分有利。炭活化尾氣采用多段液相回收可以增加磷酸和細(xì)炭粉的回收，采用高壓靜電方式也有利于尾氣中焦油的去除。

（2）氯化鋅活化法

   ZnCl2在活化過程中使木質(zhì)纖維原料發(fā)生脫氫反應(yīng)并進(jìn)一步芳構(gòu)化，從而形成初步孔結(jié)構(gòu)，水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結(jié)構(gòu)。此外還有學(xué)者認(rèn)為氯化鋅在炭化時(shí)形成新生炭沉積的骨架，當(dāng)其被洗去之后，炭的表面便暴露出來，構(gòu)成了具有吸附力的活性炭內(nèi)表面。

  氯化鋅活化工藝流程與磷酸活化法工藝基本相似。氯化鋅法活性炭由于其孔徑分布相對(duì)集中、吸附力強(qiáng)等特點(diǎn)，一直受到*市場的青睞，需求量逐年增加。

（3）氫氧化鉀活化法

   KOH活化法是20世紀(jì)70年代興起的一種制備高比表面積活性炭的活化工藝，其活化過程是將原料炭與數(shù)倍炭質(zhì)量的KOH或NaOH混合，在不超過500℃下脫水后于800 ℃左右煅燒若干時(shí)間，冷卻后將產(chǎn)品洗滌至中性即可得到活性炭。反應(yīng)機(jī)理是活化過程中被消耗的炭主要生成了碳酸鉀，同時(shí)在800℃左右，被炭還原的金屬鉀（沸點(diǎn)762℃）析出，金屬鉀的蒸氣不斷進(jìn)入碳原子所構(gòu)成的層與層之間進(jìn)行活化，這兩個(gè)反應(yīng)使產(chǎn)物具有很大的比表面積。

   KOH法活性炭主要應(yīng)用在電容器領(lǐng)域。以椰殼為主要原料所制得的活性炭比表面積可接近3000m2/g，比電容可超過200F/g，同時(shí)還可表現(xiàn)出非常優(yōu)良的儲(chǔ)氫和儲(chǔ)甲烷能力，在77K 和100kPa的情況下，儲(chǔ)氫量可達(dá)到2.94%，壓力提高至1MPa，儲(chǔ)氫量可達(dá)4.82%。