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球形活性炭的分类

发布时间:2014/6/21 来源:河南浩祥净化

1 球形活性炭的分类(载自新浪博客)

    球形活性炭(简称SAC)是由日本、美国等国家于20世纪70年代后期研制开发的一种新型的活性炭替代品。它具有球形度好、装填密度均匀、比表面积较大、强度高、耐磨损、耐腐蚀以及在固定床使用时阻力小等优点,广泛适用于环保、医药、军事、电子等领域。
目前球形活性炭按原料不同主要分为煤基球形活性炭、高分子基球形活性炭和沥青基球形活性炭3类:

    ① 煤基球形活性炭是研制初期的产品,具有杂质含量高、孔径控制难、机械强度低等缺点。作为血液净化材料使用时,还容易发生微尘脱落造成炭栓塞,给病人带来生命危险。

    ② 高分子基球形活性炭(主要是树脂基)存在制造成本高、比表面积较小、广谱吸附性能不理想等缺点,所以作为生物医学材料使用时存在着一定的局限性。

    ③ 沥青是无数种缩合多环芳香族化合物的混合物,其元素组成主要包括C、H、N和S等。以沥青为原料制得的沥青基球形活性炭(简称PSAC),具有杂质含量低、机械强度高、孔径分布控制易、吸附容量大、吸附和脱附速度快等优点,是目前球形活性炭研发的主要方向之一。

    煤焦油沥青(又称煤沥青),是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物,质量约占煤焦油原料的50%∼60%。煤沥青常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻璃相,受热后先软化后熔化,密度为1.25∼1.35g/cm3。煤沥青的组成极为复杂,已查明的化合物有70余种,大多数为3环以上的多环芳烃,还含有由O、N、S等元素组成的杂环化合物和少量直径很小的炭粒。煤沥青的相对分子质量为170∼2000,其碳氢原子比约为1.7∼1.8,其元素组成中,C占92%∼93%,H占3.5%∼4.5%,其余为N、O、S。煤沥青组成既与炼焦煤性质及其原子含量有关,又受炼焦工艺制度、煤焦油原料质量和煤焦油蒸馏条件的影响(1,2)。

    采用煤焦油沥青为原料生产的球形活性炭应用范围广泛,因此开展用煤焦油沥青研制球形活性炭具有广阔的应用前景。

2 研制球形活性炭的实验

    实验目的是利用焦化厂丰富廉价的煤沥青资源,生产出符合质量要求的活性炭制品。

2.1 实验原料

    实验原料为煤沥青,其分析结果见表1。

表1 煤沥青的分析结果

Tab.1 Analysis result of coal pitch

窦红兵等:煤沥青炭化活化工艺对球形活性炭性能的影响

2.2 实验仪器

    实验仪器主要有高压釜、成型机、管式电阻炉、坩埚形电阻炉、圆柱形炭化、活化管和ASAP2400型微结构分析仪。

2.3 实验过程

    实验过程主要包括以下步骤:

    ① 煤沥青球的制备

    煤沥青成球是制备沥青基球形活性炭的关键步骤之一,成球的好坏直接影响球形度和炭微球的强度等指标。目前沥青成球的主要方法有悬浮法、乳化法、圆盘造粒法和喷雾法,本实验采用乳化法。

    ② 煤沥青球的不熔化

    煤沥青球的不熔化的实质是将煤沥青球由热塑性转变为热固性,使沥青中的不稳定组分发生缩聚,达到提高软化点和炭化收率的目的。可采用的不熔化方法有气相氧化和液相氧化等方法,本实验采用气相氧化法。

    ③ 炭化活化

   炭化活化是用炭化和活化方法处理不熔化沥青球,最终得到球形活性炭。以水蒸气、CO2或二者的混合物作为活化剂进行物理活化是目前较常用的活性炭活化方法,从简化工艺和提高效率出发,实验采用连续炭化、活化方式的连续工艺生产沥青基球形活性炭。