活性炭是由木質、煤質和石油焦等含碳的原料經熱解、活化加工制備而成,具有發達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面化學基團,特異性吸附能力較強的炭材料的統稱。 [2] 通常為粉狀或粒狀具有很強吸附能力的多孔無定形炭。由固態碳質物(如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等)在隔絕空氣條件下經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行氧化活化后獲得。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。活化溫度愈高,殘留的揮發物質揮發愈完全,微孔結構愈發達,比表面積和吸附活性愈大。通常為粉狀或粒狀具有很強吸附能力的多孔無定形炭。二七區椰殼活性炭顆粒
我國木質磷酸法粉狀活性炭已經實現了規模化、自動化和清潔化生產,整體技術達到國際**水平。ZnCl2在活化過程中使木質纖維原料發生脫氫反應并進一步芳構化,從而形成初步孔結構,水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結構。此外還有學者認為氯化鋅在炭化時形成新生炭沉積的骨架,當其被洗去之后,炭的表面便暴露出來,構成了具有吸附力的活性炭內表面。 [2] 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集中、吸附力強等特點,一直受到國內外市場的青睞,需求量逐年增加。鞏義無煙活性炭原料大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕 ,所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙。
活性炭是由石墨微晶、單一平面網狀碳和無定形碳三部分組成,其中石墨微晶是構成活性炭的主體部分。活性炭的微晶結構不同于石墨的微晶結構,其微晶結構的層間距在0.34~0.35nm之間,間隙大。即使溫度高達2000 ℃以上也難以轉化為石墨,這種微晶結構稱為非石墨微晶,絕大部分活性炭屬于非石墨結構。石墨型結構的微晶排列較有規則,可經處理后轉化為石墨。非石墨狀微晶結構使活性炭具有發達的孔隙結構,其孔隙結構可由孔徑分布表征。活性炭的孔徑分布范圍很寬,從小于1nm到數千nm。有學者提出將活性炭的孔徑分為三類:孔徑小于2nm為微孔,孔徑在2~50nm為中孔,孔徑大于50nm為大孔。
由于在活性炭制備過程中,傳統的爐膛加熱存在耗工、耗時且物料受熱不均的缺點,因此微波的引入可以實現物料內部均勻加熱,同時可方便地快速啟動和停止,耗時比傳統工藝短得多。因此,微波輔助化學活化可以***縮短生產時間,從而極大地提高生產效率,亦可降低環境污染。通常的磷酸法、氯化鋅法和氫氧化鉀活化法均可采用微波加熱,而且研究表明微波加熱法亦可得到高性能的活性炭,尤其適用于KOH活化法制備超級電容活性炭。然而微波加熱制備活性炭仍處于實驗階段,主要原因是設備投資大,能耗高。以減少非碳成分(此過程稱為炭化),然后與氣體反應。
在制備過程中,具有氧化性的高溫活化氣體無序碳原子及雜原子首先發生反應,使原來封閉的孔打開,進而基本微晶表面暴露,然后活化氣體與基本微晶表面上的碳原子繼續發生氧化反應,使孔隙不斷擴大。一些不穩定的炭因氣化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物氣體,從而產生新的孔隙,同時焦油和未炭化物等也被除去,**終得到活性炭產品。活性炭發達的比表面積則源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互連接貫通。由于物理法工藝流程相對簡單,產生的廢氣以CO2和水蒸氣為主,對環境污染較小,而且**終得到的活性炭產品比表面積高、孔隙結構發達、應用范圍廣,因此世界范圍內的活性炭生產廠家中70%以上都采用物理法生產活性炭。炭活化過程中產生大量的余熱,可滿足原料烘干、余熱鍋爐制高溫蒸汽、產品的洗滌烘干等所需熱能。產生新的和擴大原有的孔隙,改善微孔結構,增加活性。新密有機活性炭廠家
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。二七區椰殼活性炭顆粒
活性炭制造原材料命名的分類符號以材料名稱英文單詞的首字母大寫表示,若名稱首字母重復,則在英文單詞首字母后綴一個小寫英文字母,該字母來源于材料名稱的英文單詞(輔音優先)。制造原材料分類符號中,由于類屬于木質活性炭的加工原材料種類較多,而各種木質原材料制造后的活性炭性能有一定的區別,因此,將木質活性炭的制造的原材料細分為四類:木屑類活性炭、果殼類活性炭、椰殼類活性炭、生物質類活性炭。這四類木質活性炭的分類符號,用原材料分類符號(W)和其具體的原料(木屑、果殼、椰殼、生物質)英文單詞的首字母大寫用下腳標標注共同表示。 其分類符號詳見2016年發布的中國國家標準GB/T 32560-2016 《活性炭分類與命名》。二七區椰殼活性炭顆粒
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