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活性炭材料直接炭化法的过程

2020-02-27

活性炭是将含碳物质比如木屑、果壳、煤炭等通过炭化、活化制备而成的孔隙结构发达、比表面积大,具有吸附性能的炭材料,被广泛应用在石油化工、煤化工、污水处理、VOCs治理等领域。

其中,活性炭材料的炭化的方法有直接炭化法和水热炭化方法。

直接炭化法的过程

直接炭化是指隔绝空气、将预处理后的原材料在惰性气体氛围下高温分解生成炭材料和其他有机物的过程。将固体产物进行收集,即是炭材料,以做后续的处理;对生成的其他有机物进行无害化处理后,排放到空气中。炭化过程实际上是一连串物质分解和聚合反应的总过程,其反应机制极为复杂。

活性炭材料直接炭化法的过程1

根据生成产物的不同,原材料的炭化(或称热解)过程可以分为干燥、预炭化、固体分解和焦炭分解4个阶段:

1、干燥阶段(室温<150℃)结合水和自由水蒸发,化学组成保持不变;

2、预炭化阶段(220~315℃)原材料发生明显的热分解反应,其化学组成开始发生变化,内部结构发生重组,不稳定组分分解生成小分子化合物,如二氧化碳、一氧化碳和水等气体;

3、固体分解阶段(150~400℃)是炭化过程的主要阶段,原材料有机物中氢键断链,氢原子与氧原子结合,分解、挥发出水,个组分发生剧烈的解聚反应,分解成单体或单体衍生物并生成大量的分解产物;

4、焦炭分解阶段(450~475℃)得到的产物依靠外部供给的热量继续进行燃烧,C-O和C-H键进一步断裂,形成C-C键,释放出挥发分,结构芳香化,使其挥发性物质继续减少,固定碳含量增加。

经木质活性炭厂家介绍,炭化过程中温度不宜太高也不宜过低,主要是当温度高于650℃时会造成原材料中有机物质的大量分解,产物中碳含量降低,吸附性能降低;温度过低,生物质热解不完全,孔结构不够发达,其表面结构比表面积都较小,不利于吸附。

 

活性炭材料直接炭化法的过程2

 

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