制备高微孔及高中孔率活性炭的活化新工艺..doc

制备高微孔及高中孔率活性炭的活化新工艺 1、简介 ??? 对于化学活化法，是将浸渍适当化学药剂的原材料经热分解过程在单一步骤内完成炭化和活化的。其工艺优点是低能耗及高产率。 ??? 氯化锌是活性炭制备过程中使用过的化学活性试剂之一。Rodriguez-Reinoso及其同事在活性炭制造（包括氯化锌活性炭）方面进行了大量工作，如：用橄榄核制造活性炭、通过采用氯化锌化学活化工序继以二氧化碳补充活化工序两步工艺用桃核制造高表面积活性炭等（Carbon1991,29:999; Carbon1992,30:1111）。 ??? 其他研究人员也报道过用氯化锌化学活化法将不同含碳材料制备的活性炭，这些含碳材料有：油棕壳（Carbon1996,34:1447）、酸析木素（Ind.Eng.Chem.Res.1997,36:4832）、煤炭（Carbon1996,34: 471; ）、澳洲坚果壳（Ind.Eng.Chem.Res.1998,37:58; Carbon 1997, 35: 1723）等。 ??? 上述研究者总结指出，与600或700处理效果相比，经氯化锌化学法制成的活性炭，500时得到的活性炭有较大的BET表面积和孔容积，但他们都未发表过在700以上温度处理时的情况。 ??? Hu和Vansatnt报道了将废煤于600950℃范围内用氯化锌活化制成了有效吸附剂（J.Colloid Interf.Sci.1995,176:422），指出：随活化温度从600升高到750，BET表面积呈下降趋势；而在750950℃范围，BET表面积则随温度的上升而增大。虽然活化的细节问题尚不清楚，但这种完全相反的变化（指BET表面积随温度的变化）可能与氯化锌的沸点温度（732）有关。 ??? 当用椰壳作原料时，于800高温下经氯化锌活化能制得高表面积的活性炭（5th International Activated Carbon Conference,The Pittsburgh Plaza, Pittsburgh,USA.1997）。 ??? 活性炭中的过渡孔（2nmd50nm）在吸附过程中起了非常重要的作用，尤其是在一些新的应用领域如作为催化剂载体、电池电极、电容器及气体存贮和生物及医药学（生物制药）工程应用（使用甲烷气的场合）。 ??? 文献中已有大量关于微孔活性炭的报道，而中孔活性炭只在近期内才有文献报道。经过催化活化由甲烷生成的炭纤维制成了主孔尺寸5.5nm，比表面积1310m2/g，总孔容积1.55cm3/g，且总孔容的83%是由尺寸大于3nm的孔贡献的中孔型活性炭纤维（Carbon1997,35: 427）。 ??? 中孔活性炭可经由对市售活性炭的修饰（方法：用葡萄糖或氨基葡萄糖浸渍，然后炭化并用二氧化碳活化）来制得（Carbon1997,35: 447），制成的活性炭中孔容积0.260.52cm3/g，中孔表面积97372m2/g。 ??? Tamai及其同事采用经有机稀土金属化合物Ln(C5H5)3或Ln(acac)（Ln=Y,Yb）（注：acac是Acetylacetonate的缩写，系指“乙酰丙酮化物）均相化的沥青，通过蒸气充填法制备中孔活性炭，制成品中孔率70%，但BET表面积300m2/g（Chemstry of Materials 1996,8:454）。他们还报道了使用类似方法由沥青纤维制成的中孔型活性炭纤维（Advanced Material 1997,9:55），其中的一种产品中孔率达80.8%（平均孔尺寸4.38nm），BET表面积达1468m2/g，但产品得率仅1220%。 ??? Ozaki发现经过酚醛树脂和多聚肉桂醇丁缩醛（einyl butyral）的混合物的炭化可制得具有大量约4nm尺寸的中孔的活性炭纤维（Carbon1997,35:1031）。 ??? Oya采用钴催化活化法，也用酚醛树脂制得了中孔率约50%，中孔表面积小于200m2/g的活性炭纤维（Carbon1995,33:1085）。 ??? 经过钙催化活化进行改性的活性炭能使其微孔容积减小，中孔表面积增加（Langmuir1997,13:1211）。 甲烷在镍、钴或铁颗粒上分解可产生中孔（Carbon1998,36:269）。 ??? 这些报道提及的中孔炭均具有低的表面积（与通常的活性炭相比），而且所用原料如聚合物、活性炭纤维、炭丝束及树脂、以及一些改性添加物等，均非常昂贵。 ??? 除此之外，当氯化锌化学活化技术与二氧化碳物理活化技术的联用时，有助于扩孔，从而使微孔型活性炭转化为中孔型活性炭（Carbon1980,18:413；Carbon1996,34:1447）。 2、试验过程 2.1 试制原料 ??? 马来西亚产椰壳；Merck公司产纯度大于