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炭化对球形活性炭性能的影响

发布时间:2014/6/21 来源:河南浩祥净化

炭化对球形活性炭性能的影响

炭化的实质是有机物的热解过程,包括热分解反应和热缩聚反应。芳香结构中C—C键最牢固,其次是C—H键,经过热解后能够得到带芳香族碳网平面的微晶结构。有机物的热解一般分为以下3个阶段:

    ① 第1阶段以脱水和脱气为主(温度低于400℃)。主要放出游离水、结合水和热解水,同时放出气态产物(如CO2、CO和H2S等),这时原料结构基本没有变化。

    ② 第2阶段是以热分解为主(300∼600℃)。由于炭化原料中C芳—C芳键能最大,其次是C芳—H键、C脂—H键,其他键能要低得多。这一阶段原料中的许多官能团、脂肪侧链断裂,生成挥发物(CH4、CO和H2等),剩下碳骨架,上面结合着少量的氢和氧,粘合剂中的沥青质这时也结焦成碳骨架。这时缩合芳香环外围的碳原子上产生大量的自由基,芳香族化合物间开始结合,炭粒的机械强度逐渐提高。

    ③ 第3阶段是以缩聚反应为主的阶段(>600℃)。在这一阶段,炭化原料上的C脂—H键和C芳—H键断裂生成氢,在700℃左右达到极大值,由于脱氢的结果进一步发生缩合反应,使芳香稠环扩大。加热温度继续升高时(>800℃),芳香族碳网的平均直径进一步增大,碳网在空间的排列规则程度不断完善。因此炭化料的加热最终温度愈高,则形成的固体残留物的结构与石墨愈接近。

    制造活性炭的炭化过程虽然属于热解工艺过程,但它的最终产品不是煤气、煤焦油、焦炭或石墨制品,而是具有初始孔隙和一定机械强度的炭化料,以便为下一步的活化打下基础。因此炭化温度一般不超过700℃,使形成的石墨微晶结构排列不太规则,微晶之间保留一定的空隙。