活性炭的活化工藝有哪些？

制造活性炭的關(guān)鍵工藝是活化。由于所用活化劑的不同，可分為兩類方法：

① 用氯化鋅或磷酸等化學(xué)品為活化劑的化學(xué)品活化法；

② 用水蒸氣或二氧化碳等為活化劑的氣體活化法。

前者稱為化學(xué)活化法，后者稱為物理活化法。其實(shí)兩類活化過程都各自發(fā)生質(zhì)的變化，都是化學(xué)變化的過程。

1、化學(xué)品活化法

① 氯化鋅活化法

以化學(xué)品氯化鋅為活化劑。

將0.4~5.0份氯化鋅濃溶液和1份泥炭或鋸屑混合，在轉(zhuǎn)爐中干燥，加熱到600~700℃，成品以酸冼和水洗回收鋅鹽。有時(shí)化學(xué)品活化后繼續(xù)進(jìn)行水蒸氣活化，借以增加活性炭的細(xì)孔。

氯化鋅活化的活性炭具較多大孔。雖然這是有效和簡單的方法，但因鋅化合物的環(huán)境污染而漸衰。

② 磷酸活化法

以化學(xué)品磷酸為活化劑。

炭化的或未炭化的含碳物作起始原料。例如將研細(xì)的鋸屑和磷酸混成漿狀，在轉(zhuǎn)爐中干燥，加熱到400~600℃。萃取回收磷酸，有時(shí)中和后回收磷酸鹽。干燥得活性炭，一般較氯化鋅法的活性炭具有更細(xì)的細(xì)孔。也可釆用磷酸和水蒸氣聯(lián)合活化法。近年磷酸活化法趨向廣泛應(yīng)用，磷酸回收等革新未見發(fā)表。

③ 氫氧化鉀活化法

以化學(xué)品氫氧化鉀為活化劑。

將含碳原料以熔融的無水氫氧化鉀處理，激烈的反應(yīng)產(chǎn)生非常高的多孔性，比表而積可高達(dá)3000m²/g。

④ 其他化學(xué)品活化法

硫酸、硫化鉀、氯化鋁、氯化銨、硼酸鹽、硼酸、氯化鈣、氫氧化鈣、氯氣、氯化氫、鐵鹽、鎳鹽、硝酸、亞硝氣、五氧化二磷、金屬鉀、高錳酸鉀、金屬鈉、氧化鈉和二氧化硫均可用于活化。

2、氣體活化法

以水蒸氣、二氧化碳或兩者的混合氣體為活化劑，將含碳物料和氣體在轉(zhuǎn)爐或者沸騰爐內(nèi)，在800~1000℃高溫下進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，制成細(xì)孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的活性炭。

水蒸氣、二氧化碳和碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，而氧和碳的反應(yīng)是很強(qiáng)的放熱反應(yīng)，因此爐內(nèi)反應(yīng)溫度難以控制，尤其要避免局部過熱，防止不均勻活化更難，故氧或空氣不宜作為活化劑。有時(shí)使用空氣和水蒸氣的混合氣體，用碳的燃燒作為熱源。多數(shù)情況下用煙道氣和水蒸氣的混合氣體，由于不可避免地會(huì)混人少量氧氣，造成水蒸氣、二氧化碳和氧氣三種氣體同時(shí)參與活化。

值得注意：在混合氣體中少量的氧會(huì)使活性炭具有很大的孔隙。氧與碳的作用速度百倍于二氧化碳，而且因鉀鹽存在而大增，因此含鉀的原料在含氧的氣體中會(huì)劇烈反應(yīng)，以致發(fā)生失控的燃燒而不是活化。

各種少量化合物，例如堿金屬和堿土金屬的鹽類，幾乎全部氯化物、硫酸鹽、醋酸鹽和碳酸鹽，還有大多酸類和氫氧化物，在氣體活化中具有催化加速作用。工業(yè)上常用的催化劑是氫氧化鉀和碳酸鉀，用量在0.1%到5%之間。以固態(tài)催化劑和含碳物料混合，或以溶液加入，或成型低溫炭化。

如果煙煤中加堿金屬鹽類活化，那么不單用水蒸氣活化，而要用含二氧化碳的混合氣體活化。