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    蜂窩活性炭的制備方法
    發布時間:2020-10-27 瀏覽:

    蜂窩活性炭的制備可分為碳前驅體成型和后處理。后處理的工序一般根據其不同的制備條件而有所差異。根據其成型方法不同,目前,制備蜂窩活性炭的方法主要有整體擠壓成型法和涂載法兩種。

    1、整體擠壓成型法

    擠出成型是目前國內外制備蜂窩活性炭普遍采用的一種成型方法。這種方法是將含炭材料、黏結劑和無機添加劑混合后通過模具擠壓成型,然后將成形體在一定溫度下干燥,固化使塊狀結構穩定,后進行炭化(炭化主要在惰性氣體下進行,常用的惰性氣體是氮氣),活化(活化可分為物理活化和化學活化,常用的物理活化劑有二氧化碳、水蒸氣和氧氣,化學活化劑有氯化鋅、磷酸和氫氧化鉀)。

    可用于制備擠出成型蜂窩活性炭的含炭材料有酚醛樹脂、活性炭、焦炭粉等。該方法制備的蜂窩活性炭由于其結構可調性較好,并能靈活調控孔徑分布、孔密度和機械強度,在工業中使用的較為廣泛。

    根據擠出成型所運用的原材料不同,可將此工藝分為3種。

    ①直接用炭質前驅體進行成型,然后經過干燥、炭化及活化制得蜂窩活性炭。

    該方法在進行炭質前驅體成型時,原料與黏結劑的使用會根據不同條件確定。當使用無黏性或弱黏性原料時,可在原料中添加黏結劑,常用的黏結劑,如:甲基纖維素、酚醛樹脂、煤焦油等。將原料與黏結劑混勻后,將其捏合、擠壓,從而制備出完整的蜂窩體結構。當使用黏結性較強的原料時,可以不添加黏結劑,直接添加水,經過混合、捏合、擠壓便可制備出成型的蜂窩體結構,這種方法雖然沒有添加黏結劑,但是利用具有黏結劑的原料,在炭化時,原料可在熱解階段形成氣-固-液三相膠質體,將原料相互黏結成塊,起到高溫黏結劑的作用。目前配煤法是研究比較多的無添加黏結劑制備蜂窩活性炭的方法。

    ②以粉末狀活性炭經過成型、干燥、炭化和活化,制備蜂窩活性炭。

    此方法是以活性炭炭粉為原料,添加黏結劑、粘土等,經過混合、捏合和擠壓等工序制備蜂窩活性炭。此法制備的蜂窩活性炭只需在較低溫度下熱處理就可以(一般在300℃以下),所制得的蜂窩活性炭比表面積損失小、燒失率小、機械強度高。由于不需要炭化、活化等工序,制備方法簡單,耗能少,因此在工業生產中的應用潛力巨大。

    ③混合原料經成型、干燥、炭化和活化制備得到蜂窩活性炭。

    將幾種炭前驅體混合均勻后添加少量或不添加黏結劑,經過捏合,擠壓出蜂窩體,再經炭化、活化制備出蜂窩活性炭。該方法相對復雜,但由于原料來源性廣,是制備特種活性炭使用較多的技術路線。

    2、涂炭法

    涂炭法是以蜂窩陶瓷為載體,在其上面涂載液體含炭物質,經過干燥、炭化以及活化等工序制備的蜂窩活性炭。

    具體可分為兩步:

    1、蜂窩陶瓷的制備。將原料與粘結劑混合均勻后,加水捏合成具有較高可塑性的泥料,將此泥料通過模具擠出成型,然后通過干燥,后在高溫下煅燒成多孔結構。常用于制備蜂窩陶瓷的材料有堇青石、三氧化二鋁、粘土、莫來石等。

    2、含炭材料的涂載。將制備好的多孔陶瓷浸入液體含炭材料中,如:酚醛樹脂、聚乙烯、煤焦油、瀝青等,浸入其中一段時間后經過干燥、固化、炭化和活化從而制得具有蜂窩狀結構的炭材料。

    利用涂載法制備的蜂窩活性炭繼承了蜂窩陶瓷強度高、孔隙大、壓降低的優點,使其較適合作為化學反應的催化劑載體。但是涂載法制得的蜂窩活性炭是由蜂窩骨架和含炭材料組合而成,耐磨性較差,在工業應用中易出現炭質涂層成片脫落,堵塞載體通道,使壓降急劇升高等問題。因此,涂載法在工業中的應用受到很大限制。

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