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活性炭催化氧化再生法是在氧气或空气存在条件下直接对吸附饱和的负载了金属氧化物的活性炭催化剂床层进行气相再生。由于催化剂的作用,活性炭上有机吸附质分解反应的活化能大大降低,再生反应在较低的温度下进行,有效地实现低温操作和在线操作,缩短了反应时间,与加热再生法具有相同的反应原理,催化氧化再生法克服了热再生法的反复装卸、运输以及耗能耗炭,再生温度高(800℃左右)等缺点,具有广阔的应用前景

随着过度依赖石油资源引发的环境问题日益严峻,生物质被认为是一种可替代石油资源制备生物油和合成气的具有潜力的原料。然而在生物质转化过程中,会产生大量的废弃残渣,通常被焚烧或者丢弃,从而造成环境污染和资源浪费。因此,一种经济可行的方式就是利用这些含碳量高的废弃残渣制备高性能的碳材料。 以磷酸为活化剂,从稻壳渣中制备活性炭得到了世界各国研究者的关注。然而,在磷酸活化过程中,制备得到的活性炭的结构形成机制仍然不清楚。针对在磷酸活化过程中,中科院成都生物研究所刘晓风课题组在站博士后罗倚坪,对该过程中磷酸的作用以及活性炭结构形成机制进行了一系列的分析。 通过研究磷酸浓度、活化温度、活化时间以及酸碱预处理等对从稻壳渣中制备活性炭的结构和性质的影响,得到了制备活性炭的最佳条件,其获得的活性炭最大比表面积为1365 m2/g。对制备的活性炭的表面化学特征进行了详细分析,发现在制备活性炭过程中,NaOH和HCl连续预处理可完全去除碳材料中的二氧化硅和灰分,促进活性炭表面和内部出现裂缝和形成孔结构。

椰子壳活性炭化学工艺流程


1)原料:木质坚硬椰子壳;

2)生产设备:无烟炭化炉、斯列普活化炉、振动筛、离心机、漂洗机、干燥器、粉碎机、真空吸滤器等;

3)工艺流程:备料→炭化→活化→酸洗→漂洗→烘干→粉碎→筛选→包装→成品;

4)操作步骤:将干净的椰壳在5wt%的硫酸溶液中浸泡15h后,清洗烘干;然后将椰壳用粉碎机粉碎,过150目筛;取50g椰壳粉备用,有机粘结剂选用田菁粉,添加量为4g,加入磷酸,磷酸与椰壳粉的质量比选取1.5:1,水量控制为15g,在40℃浸渍2h;混合均匀后,送至炭化炉中进行炭化,炭化工序在隔绝空气的条件下进行,炭化炉温为400~600℃,炭化时间10~30min;在炭化炉中继续通入活化剂对炭化产物进行活化,活化剂为空气和水蒸气的混合气体,水蒸气浓度为保持在5~30%,活化温度700~900℃,活化时间30~120min;炭化炉自然冷却至室温后,取出炭化料,进行酸洗,采用质量浓度10~25%的盐酸溶液浸泡、酸洗15~60min;用去离子水对酸洗后的物料进行漂洗,至pH值5~7;将得到的物料再烘干2~4h,温度控制为105-135℃,冷却至室温后粉碎,筛选,即得果壳净水活性炭,称重装袋。

5)注意事项:炭尘:木炭和活性炭都是易燃物质,因此在加工、存放过程中都要注意安全生产;尤其是炭尘达到一定浓度时可能引起粉尘爆炸;炭尘颗粒极细,在空气中悬浮,操作人员长期吸入,易患尘肺;炭尘落到设备管道遇到明火火高温就会燃烧,飞散到电器设备中容易造成短路。瓦斯:在炭化和活化炉中更好负压操作,以防瓦斯泄漏;因炭化活化过程中产生大量的干馏瓦斯和活化瓦斯,其主要成分是一氧化碳、氢、甲烷等。


性炭具有强大的吸附能力和催化能力,应用于各行各业。目前,活性炭在黄金行业污水处理中用于二级或深度处理较多,直接用于一级处理较少。虽然活性炭吸附能力强,但吸附量毕竟有限,易饱和,需要再生,所以在利用活性炭强大的吸附能力同时,应该充分利用其催化能力,加快反应速度、降低活化能,让活性炭表面的羧基、羰基等官能团发挥其作用;这也是今后活性炭在黄金行业含氰废水处理中应用研究的主要方向。

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