轻质漂浮活性炭的制备

轻质漂浮活性炭的制备轻质漂浮活性炭的制备活性炭的介绍研究现状制备机理实验实验结果分析1.活性炭的介绍活性炭是用多种原料经炭化和活化过程制成的优良的多孔性吸附材料，是由微晶炭和无定型炭构成，含有数量不等的灰分。其最大特点是具有发达的孔隙结构和大的比表面积(500～3000m2/g)，吸附性能良好，广泛应用于化学工业、食品加工交同能源、医疗卫生农业、国防等领域，以及环境保护和人类生活等各个方面。2.活性炭的研究现状活性炭作为一种多孔性含碳物质，有着悠久的发展历史。从18世纪末人们首次发现木炭具有吸附性到现在工业活性炭广泛应用于各个领域。其中有几次重大事件促进了活性炭工业的发展：1.活性炭防毒面具，在第一次世界大战中，活性炭作为军需品得到了急剧的发展，其原因是化学武器在战场上出现，对化学战剂的防护被提到议事日程上。2.活性炭除臭作用，1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。到目前为止，世界上生产活性炭的国家与地区已有40多个，年生产能力在100万吨，美国是最大的活性炭生产国和消费国。2.1国外研究现状同日本、美国这些活性炭生产及消费大国相比，我国起步较晚。20世纪40年代以前，我国制药工业、化学工业中所使用的活性炭全部靠进口。自50年代开始，国产活性炭上市，沈阳、青岛、上海、福建、广州、烟台等地纷纷建厂，生产工艺多样。总生产能力从1951年的30～50吨猛增到20世纪80年代的近10万吨。活性炭的种类也由原来单一的通用炭向专用炭发展。80年代以后，随着改革开放的深入，国内经济蒸蒸日上，活性炭的用量迅速递增，产量也因此扩大，成本逐渐降低，出口量上升，我国活性炭已经进入了国际市场。我国活性炭工业经过半个多世纪的发展，在产品产量、品种、质量和生产技术等方面都取得了长足的进步。然而与发达国家相比，我国活性炭工业仍然存在很大差距，主要表现在技术基础薄弱，生产装备落后，企业数量多、规模小、品种少。同时，在对外贸易中由于缺乏宏观调控，活性炭市场基本处于无序状况。这些都导致国产活性炭在国际市场上缺乏价格竞争力。2.2国内研究现状3.活性炭的制备机理活性炭的制备一般分为两个过程：炭化和活化1.炭化：又称干馏，是将煤、木材、油页岩等在隔绝空气下加热分解为气体(煤气)、液体(焦油)和固体(焦炭)产物的过程。该实验采用的原料是椰壳，经过烘干、敲碎再放置于管式炉，再490℃的温度下炭化1~2个小时。2.活化：活化过程是制备活性炭的关键步骤，根据活化方法分类可分为物理活化和化学活化。化学活化是通过化学试剂镶嵌入炭颗粒内部结构中而开创出丰富的微孔。其活化温度较低、活化时间较短，一般只需要几个小时。物理活化是指利用二氧化碳、水蒸气等氧化性气体与含碳材料内部的碳原子反应，通过开孔、扩孔和创造新孔而形成丰富的微孔。4.实验4.1实验药品与仪器所用药品有：KOH、NaOH、na2co3、可溶性淀粉、碘化钾、碘、盐酸、na2s2o3全部为分析纯。仪器：管式炉、电子天平、干燥箱。4.2实验原理实验采用的是Na2CO3、NaOH、KOH混合活化方式，其原理是在高温下活化剂通过与炭化料颗粒反映形成碱金属气体，由于不同的碱金属的沸点不一样，活化的过程中就有不同的气体对炭化料进行蚀刻—扩孔作用，从而形成活性炭发达的孔隙结构。4.3实验安排实验的结果可能受到复合活化剂配比、炭化时间、活化温度、活化时间以及炭化料颗粒粗细程度等因素的影响。故采用正交实验方式分析各影响因素。第二组：炭化温度490、升温速率4/min炭化料密度：炭化时间(min)密度（g/cm)600.6825900.7071200.704项目剂料比炭化温度活化温度活化时间12：2：3：5608009022：2：3：59085012032：2：3：512090015042：3：2：56085015052：3：2：5909009062：3：3：512080012073：2：2：56090012083：2：2：59080015093：2：2：512085090第二组测试结果项目Na2s2o3消耗(ml)典吸附值活性炭质量孔隙率（%）密度（g/cm)14.1652.9687.110.63422.805798.291.78741.160.41631.5701077.113.22920.310.56142.115940.572.53129.820.47953.095746.111.02541.020.41762.07949.753.6427.670.65071.741029.942.75120.880.54082.63832.251.28255.810.31291.331148.723.21816.050.591第三组：单因素实验1.炭化时间:60min、90min、12min2.炭化料的粉碎程度：粉碎时间都为10.5min3.剂料比：3：2：2：5、活化温度：850、活化时间150min项目(min)Na2s2o3消耗(ml)典吸附值活性炭质量(g)孔隙率（%）密度（g/cm)601.8371004.893.63917.660.562901.1631202.032.94921.920.5521202.253910.433.2146.390.65960708090100110120900950100010501100115012001250碘吸附值(mg/g)活化时间(min)60708090100110120681012141618202224孔隙率振实密度活化时间（min）孔隙率(%)0.540.560.580.600.620.640.66振实密度(g/ml)