常用吸附剂 活性炭.ppt

主 讲 组 员 常用吸附剂---活性炭 胶体与表面化学 目录 1 2 3 4 简介 制备工艺流程 性能特点 应用实例 1 简介 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上，由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力。它不仅可以作为吸附剂，还可以作为脱色剂和催化剂载体，使它在化学工业、国防工业、环境保护、食品工业等方面得到了广泛的应用。 1 简介 活性炭的种类 由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同，活性炭的种类很多，到目前为止尚无精确的统计，大约有上千个品种。 按原料来源分：1. 木质活性炭 2. 兽骨活性炭 3. 矿物质原料活性炭 4.再生活性炭 5.其它原料的活性炭 按制造方法分：1. 化学法活性炭（化学炭） 2. 物理法活性炭（物理炭） 3.化学–物理法活性炭 按外观形状分：1. 粉状活性炭 2. 颗粒活性炭 3. 不定型颗料活性炭 4. 圆柱形活性炭 5. 球形活性炭 6. 其它形状的活性炭 按孔径大小分：1.大孔（孔径500A°） 2.过渡孔（孔径20 A ～500A°） 3.微孔 （孔径 20A°） 1 简介 生活中常见的活性炭 木质活性炭 ：以木屑、木炭等 制成的活性炭 果壳活性炭：以椰子壳、核桃壳、杏核 壳等制成的活性炭 1 简介 煤质活性炭：以褐煤、泥煤、烟煤、 无烟煤等制成的活性炭 再生活性炭 ：以用过的废炭为原料，进行 再活化处理的再生活性炭 2 制备工艺流程 活性炭的制备主要包括炭化和活化两个阶段。 2.1、炭化 所谓炭化就是把有机原料在隔绝空气的条件下加热以减少非碳成分，制出适合于后一步活化反应的碳质材料。炭化通常都在1000℃以下进行，有下面3个阶段。 ①在400 ℃以下，发生脱水，脱酸等一次分解反应，但炭中还残存—O—结合 ②在400-700 ℃ ，—O— 结合被破环，氧以H2O，CO，CO2等形式析出而芳核间的结合开始形成。 ③脱氢，芳核间大量产生并直接结合，形成二维平面结构的中间物，同时结合 上—CH2— ，形成三维立体结构。 2 制备工艺流程 2.1.1、炭化主要目的 （1）排除成型料中的挥发份及水分； （2）提高炭化料强度，煤焦油中的沥青成分形成了基本骨架； （3）使炭颗粒形成初步孔隙。 2.1.2、温度对炭化的影响 炭化温度直接影响炭化产物的孔隙结构和强度。温度过低炭化产物无法形成足够的机械强度，温度过高则会促使炭化产物中的石墨微晶有序变化，减少微晶之间的空隙，影响活化造孔过程。 2 制备工艺流程 2、活化 所谓活化就是赋予炭颗粒活性，使炭形成多孔的微晶结构，具有发达的表面积的过程。活化方法通常有三种，即化学药品活化法、物理化学联合活化法和物理活化法 （1）化学药品活化法 即将含碳原料与化学药品活化剂混捏，然后炭化、活化制取活性炭。药品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。 （2）物理化学联合活化法 一般先进行化学药品活化，然后进行物理活化。由物理活化法特别是用水蒸气活化制成的产品，微孔发达，对气相物质有很好的吸附力；由化学药品活化法制得的活性炭次微孔发达，多用于液相吸附。 （3）物理活化法（气体活化法） 在活化过程中通入气体活化剂如二氧化碳，水蒸气，空气等。 2 制备工艺流程 2.2.1、影响炭活化的主要因素 (1) 活化温度的影响 活化是炭和活化剂在高温下进行的反应。随着温度的升高，反应速度加快，活化速率加大，但是太高易造成不均匀活化。在不同的活化温度下，生产的活性炭孔结构不同。活化温度过高，微孔减少，吸附力下降。一般水蒸气活化法的活化温度控制在800-950℃，烟道气的活化温度控制在900-950℃，空气的活化温度控制在600℃左右。 2 制备工艺流程 炭的气化燃烧反应的相对速度(800℃,10.1KPa) 在相同的温度下，不同的活化剂化学性质不同，它与炭的反应速度也不同。从上表中可以看出空气、水蒸气和二氧化碳活化的相对速度对比。如炭和氧的反应速度较快，活化温度只需600℃左右即可；而用水蒸气则需800-950℃。但由