后處理是活性炭生產(chǎn)中產(chǎn)品的精制和均質(zhì)過程,通常包括酸洗和干燥這兩個(gè)過程。目的是為了除去活性炭產(chǎn)品中的灰分、鐵及重金屬含量。一般氣體活注制備的氣相吸附用活性炭和廢水處理用活性炭可不需進(jìn)行后處理,但生產(chǎn)對(duì)雜質(zhì)含量要求高的產(chǎn)品則需要進(jìn)行此過程。
酸洗一般用鹽酸,加入量一般是炭質(zhì)量的10%~30%,在加入至沸騰且充分?jǐn)嚢璧臈l件下進(jìn)行。待樣品雜質(zhì)含量達(dá)到質(zhì)量要求后再進(jìn)行多次充分水洗以除去鹽酸。為保護(hù)環(huán)境,酸洗中排出的酸霧和酸性廢水均需進(jìn)行中和處理方可排放。
干燥的目的是控制產(chǎn)品的含水量。干燥設(shè)備主要有烘房式干燥器、回轉(zhuǎn)干餐爐等。在干燥過程中,尤其是粉炭的干燥過程應(yīng)重視粉塵的收集,這樣既可降低產(chǎn)品損失又可消除粉塵污染。
流化床活化法流化床是將體原料置于以較高速度流動(dòng)的氣體中,使固體顆粒懸浮于流體中,類似于流體狀態(tài)的操作裝置。由于在其內(nèi)固體顆粒狀如沸騰液體,因此也稱為沸騰床。因?yàn)楣腆w流態(tài)化之后氣固之間可充分接觸,因此十分利于活化反應(yīng)的充分進(jìn)行,也能有效地縮短活化時(shí)間,所得到的產(chǎn)品質(zhì)量也較好。在活性炭生產(chǎn)中,流化介質(zhì)為水蒸氣或煙道氣,原料一般是木屑炭化料、果殼炭、煤等。由于需要能夠被一定流速的氣流吹起,因此原料粒徑通常要求小于3mm。按照床的結(jié)構(gòu)可分為單層床式、多層床式和多管床式,其中單床式和多管式應(yīng)用相對(duì)較為廣泛,其結(jié)構(gòu)分別如圖3-13和圖3-14所示,
流化床的基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用都有廣泛的研究。例如有研究表明流化床良
為提高產(chǎn)品得率、降低生產(chǎn)過程中的能源消耗并同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量,中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所活性炭研究室開發(fā)出了原料熱解自活化的新工藝,該工藝的基本原理是在密閉反應(yīng)容器中,原料在高溫下熱解產(chǎn)生出大量氣體、這些氣體即可作為活化反應(yīng)的氣體、同時(shí)由于體系的壓力增高,椰殼觸織細(xì)胞內(nèi)的氣體強(qiáng)制逸出時(shí)、會(huì)對(duì)椰殼組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定沖擊,這種沖擊作用可以改善椰殼組織結(jié)構(gòu),從而促進(jìn)高溫自活化時(shí)活性炭微孔的形成與發(fā)展。
該工藝與傳統(tǒng)工藝制備的活性炭性能比較如表3-1所示。
表31新工藝與通常的活化工藝比較
新鼎方法 工藝過程 活化時(shí)間h 能耗 活化劑消耗 氣、液相污染
化工藝 熱馨自話 活性炭 椰夾一熱解一 工藝簡(jiǎn)便 4 低 無活化劑 無氣、液污染
物理法工藝活化一活性炭椰殼一炭化一工藝復(fù)雜8消耗大量水蒸氣、煙道氣等氣體活化劑粉塵污染
曝殼一炭化一 消耗數(shù)信的
化學(xué)法工藝粉種一與活化劑混合一活化一工藝復(fù)雜6低鋅、氫氧化鉀磷酸、氯化氣、液橙污染大
洗滌一活性炭
劉雪梅等以椰殼為原料、采用熱解活化法于900℃下密閉處理4h后制備了活性炭,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制的活性炭比表面積為994m2/g,微孔容積為
0.43cm’/g、微孔率達(dá)到85%、平均孔徑為2nm,該活性炭碘吸附值為1295mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為135mg/g、亦說明其孔徑分布以微孔為主之后劉雪梅等又進(jìn)一步延長(zhǎng)活化時(shí)間至8h、雖然得率降為9.4%,但活性炭比表面積達(dá)到1723m/g、微孔容積為0.68cm/g、碘吸附值與亞甲基藍(lán)吸附值分別達(dá)到了1628mg/g和375mg/g、均優(yōu)于市售凈水用活性炭,作者認(rèn)為反應(yīng)機(jī)理是在密閉空間中、物料發(fā)生熱解反應(yīng)生成大量的CO、H.O.H、