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高比表面积活性炭
更新时间：2012-10-26 14:49 来源:龙达水处理 点击数：
高比表面积活性炭是一种极具潜力的吸附材料，在气体燃料的吸附存储、吸附分离、催化过程、双电层电容器等诸多方面表现出巨大的应用前景。以KOH活化为代表的化学活化法可以得到比表面积超过3000m2/g的活性炭，但是大量化学试剂的使用，不仅造成设备的腐蚀，还使后续处理工艺复杂化。活化后活性炭需要进行酸洗和水洗，洗涤过程产生的大量废水需要经过复杂的处理工艺后，才能达到环保排放的要求。这些都大大提高了活性炭的制备成本。与化学活化法相比，物理活化法的生产工艺简单、清洁，不存在设备腐蚀和环境污染的问题，如无特殊需要，活性炭不需要清洗，可直接使用，已经得到越来越多的关注。但是物理活化的活化速率低、能耗高、产率偏低。如何有效降低制备成本已成为开发物理活化工艺的关键。水蒸气活化的速度相对较快，但是一般很难得到比表面积超过2000m2/g的活性炭。CO2活化，可以制备出高比表面积的活性炭，但是需要几十，甚至上百小时的活化时间。
龙达椰壳活性炭厂所选用的椰壳是农林产业的副产品，在我国海南、广东一带产量很大，它具有优质的天然结构，利于发达微孔结构的形成，并且制成的炭灰分低、强度高，是制备活性炭的好材料。佰科活性炭厂选用椰壳炭为原料，将水蒸气和CO2两种活化剂结合起来使用，在较短的活化时间内制备出了高比表面积椰壳活性炭。
活化分为两阶段：第一阶段，活化剂中水蒸气为主，以较快速度活化，在较短时间内使炭化料具有一定微孔结构；第二阶段，减少水蒸气的用量，增大CO2的用量，进一步开拓和丰富活性炭微孔体系，保持适宜活化速度，并尽量减少微孔壁面烧失。研究表明900摄氏度是适宜的活化温度。
第一阶段少化过程中同时采用了水蒸气和CO2两种活化剂。由于水蒸气的反应速度很快，而CO2与炭材料的反应比较温和，因此在活化的第一阶段，活化剂中水蒸气的含量较高，这样可以保持较高的反应速度，在较短时间内使炭材料具有一定的微孔结构.
第二阶段活化
尽管第一阶段活化速度比较快，但其比表面积的提高是以损失活性炭产率为代价的。因此，在第二阶段，调整活化剂的配比，减少水蒸气，增加CO2的含量。
高比表面积活性炭在CO2的吸附存储与回收、天然气吸附存储等方面都有很好的应用前景。
本研究采用的活化方法可以在较短的活化时间内制备出高比表面积活性炭，总活化时间不超过20h，比表面积可以达到2800m2/g。与单一的CO2活化相比，活化时间大大缩短。第一阶段的活化程度直接影响着第二阶段活化时间和活性炭收率。第一阶段的活化程度越高，得到高比表面积的活性炭(2800m2/g左右）需要的活化时间就越短，但活性炭的得率就会降低，应当综合考虑活化时间和活性炭得率.
