木质粉末活性炭的生产方法

日期: 2024-07-04 08:09:15|浏览: 16|编号: 78362

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木质粉末活性炭的生产方法

随着食品、医药、轻工、环保等行业的发展,由于活性炭具有丰富的孔隙性、相对成本低廉、易于回收利用等特点,作为吸附脱色剂的使用量迅速增加。

根据活性炭用途的不同,可制成粉状、颗粒状。颗粒活性炭又分为定形炭(例如:柱状、球状等)和不定形炭;根据生产所用活化剂的不同,可分为物理活性炭和化学活性炭;根据生产原料的不同,还可分为木炭和煤炭。由于木质原料孔隙率大,内部细胞组织有许多天然孔隙(木炭的比表面积为206-429m2/g),活化剂容易进入,接触反应面大,易于活化。而煤则不同(煤质焦的比表面积只有20-80m2/g),所以与活化剂的反应面比木炭小得多。

总之,化学木质粉状活性炭脱色性能最好,用于水解、发酵、有机合成、制糖、制药净水、环保等领域,起到去除色体、胶体、吸收异味、防止液体浑浊、去除泡沫、提高蒸发结晶速度等作用。下面我们来探讨一下粉状木质活性炭的生产方法。

粉状木质活性炭的生产方法

1.化学粉末木质活性炭

原则

化学活性炭较成熟的工艺是氯化锌法,国内大多数活性炭生产厂家采用此法。其活化原理是:在炭化活化过程中氯化锌有脱水作用,有机木质原料中的氢、氧元素以水的形式逸出,可以降低炭化活化温度,改变热解路线。加之氯化锌溶液对木质原料有溶解、腐蚀作用,因此能顺利渗透到原料内部,到达木质原料中纤维形成的孔隙,达到完全活化。在活化过程中,大部分氯化锌仍留在炭中起骨架作用,形成的炭沉积在骨架上。当最后用水冲走氯化锌后,炭就变成多孔状,从而起到吸附、脱色的作用。

制作过程

(1)揉捏:先将工业氯化锌配制成pH值为45-65(一滴氯化锌溶液溶于25毫升蒸馏水中测得的值)的45-50度波美度水溶液,然后将其与干锯末按固液比1:3-4投入揉捏机中,使其充分揉捏。揉捏时间不少于15分钟,以保证氯化锌溶液充分进入纤维。如果采用其他混合方式,如简单的人工搅拌或静态浸泡,则应延长所需的混合时间。

(2)炭化活化:在连续生产中,采用内加热式回转窑作为炭化活化的主要设备,其热载体为高温烟气。其传热方式为:高温烟气与物料直接接触、逆流传热。物料流动方向为:混好的物料从回转窑高端连续加入,借助回转窑的旋转和坡度,物料由高处向低处缓慢移动。由于物料在炉内不断翻动、移动,物料炭化活化均匀,产品质量稳定。炭化活化时应严格控制反应温度,虽然提高温度对反应有利,但氯化锌的损失增加(例如500℃时氯化锌的蒸气压为,610℃时为,732℃时为)。因此,在保证活性炭质量的前提下,应尽量降低炭化活化温度。 该段工艺条件控制为:温度450~550℃、时间40分钟、回转窑转速2~3元/分钟。

(3)回收:回转窑排出的物料中,除了碳和氯化锌外,还含有在高温和水汽作用下反应生成的氧化锌和氢氧化锌,因此需要对其进行两方面的处理,一是使氧化锌和氢氧化锌反应生成可作为活化剂使用的氯化锌,二是最大限度回收氯化锌,以便循环使用,降低成本。采用多级逆流回收洗涤方式,当洗涤液中氯化锌浓度达到40波美度时,返回混捏工段循环使用。

(4)净化除杂:由于生产所用设备大多为铁设备,产品中铁含量超标,所以需除铁。其工艺流程为:将回收工段送来的物料加入除铁池(废铁设备),然后加入自来水至刚好浸没物料,再加入占物料体积45%的工业盐酸,在95’C左右搅拌反应2小时以上,最后反复漂洗、过滤,直至洗液达到中性。

(5)脱水:将清洗后的中性物料首先用三足离心机或板框压滤机除去大部分水分。然后放入旋转干燥器中干燥,直至含水量小于10%后送去粉碎、包装。

(6)粉碎包装:国内厂家粉碎多采用球磨机,产品细度要根据用户要求调整。粒度越小脱色效果越好,但粒度会影响过滤速度,一般控制粒度≥120目为佳。

该方法的优点和缺点

优点:此方法制备的活性炭孔隙率较大,通过调节活化剂浓度可制得不同孔径的活性炭。另外采用氯化锌作为活化剂,炭化活性温度低,操作简便,能耗低。同时氯化锌可回收再利用。

缺点:碳化、活化过程中有部分氯化锌进入大气,回收过程中采用挥发性的盐酸,都对大气产生一定的污染。

2.物理法粉状木质活性炭

原则

用高温蒸汽、高温烟气(CO2气)和高温空气活化炭的方法称为物理活化,实际生产中多采用高温蒸汽作为活化剂。

采用水蒸气作为活化剂的生产工艺

(1)原料炭化

首先将木质原料在450-600℃范围内完全炭化,然后破碎成2-30mm的块状备用。

(2)炭化物的活化

由于水蒸汽与碳在高温下的反应为吸热反应,当体系温度达到800-900℃时,反应开始进行。但由于是吸热反应,物料温度会低于800℃,影响反应速度。为保证温度在800-900℃之间,需要补充热能。由于产物中生成氢气和一氧化碳,两种气体都能燃烧放出热量,所以在实际生产中,利用这部分燃烧热来补偿吸热反应带来的热量消耗。炭化活化反应在多管活化炉中进行,炭化物料从活化炉炉口加入,活化剂水蒸汽从活化炉上部通入,活化反应完成后,从下部卸出活性炭,下部排出的气体送入炉内燃烧。

该方法的优点和缺点

优点:采用水蒸气作为活化剂,使炭素表面纯净,由于反应吸热,活化时不会造成材料局部过热影响产率,同时此方法无污染,节省燃料。

缺点:由于耐火材料及木炭的传热系数较小,易造成管内物料温度不均匀,活化不一致,影响产品质量的稳定性。

从上面的讨论中,我们可以了解到粉状活性炭在工业、水净化、脱色等各个行业中有着越来越重要的应用。活性炭是涉及各个行业吸附和脱色的产品。

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