活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭顆粒用各種粘合劑制成，主要是測試粘合劑對煤質活性炭的作用。

　　活性炭的生產基于天然，有機的聚合物結構原料，主要原料是硬煤。這種(zhong)類型的(de)原料的(de)碳化(hua)產(chan)物由(you)微(wei)孔(kong)度來描述，微(wei)孔(kong)度取(qu)決于有機(ji)材料的(de)性(xing)質(zhi)和碳化(hua)機(ji)理而(er)發展為變化(hua)的(de)大小(xiao)(xiao)。微(wei)孔(kong)的(de)存在是由(you)于石墨烯層包(bao)(即微(wei)晶)的(de)尺寸小(xiao)(xiao)和相互之(zhi)間(jian)的(de)隨機(ji)取(qu)向的(de)結果(guo)。但是，對于大多數煤(mei)質(zhi)活性(xing)炭應(ying)用(yong)而(er)言(yan)，這種(zhong)自然孔(kong)隙率(lv)是不足(zu)夠的(de)。因此(ci)，活化(hua)是由(you)于特殊的(de)物理化(hua)學處(chu)理而(er)在無孔(kong)起始材料中產(chan)生孔(kong)隙的(de)過程。通過加(jia)寬現有的(de)孔(kong)并提供封閉的(de)孔(kong)隙度，可以(yi)顯著增加(jia)微(wei)孔(kong)含量。

　　活性炭是通過熱化學工藝從原材料中產生的。世界上常見的生產活性炭的方法之一就是所謂的物理活化。它包括兩個階段，即有機原料的碳化和隨后通過用氣態劑(可以是水蒸氣或二氧化碳)對碳材料進行部分氣化來進行適當的活化。下一步是使用合適的粘合劑制粒(li)，這將確保顆(ke)粒(li)的(de)正確尺(chi)寸(cun)，耐用(yong)性，機械和(he)化學強度以及耐高溫性。粘合劑(ji)應該是(shi)中性的(de)，不能(neng)從顆(ke)粒(li)中洗掉。它不應浸入處理過(guo)的(de)水中或引入對其有(you)潛在(zai)危險的(de)物(wu)(wu)質。這次我們的(de)研(yan)究的(de)目的(de)是(shi)驗證(zheng)由于其物(wu)(wu)理性質和(he)制造永(yong)久活性炭(tan)顆(ke)粒(li)的(de)有(you)效性。該研(yan)究涉(she)及在(zai)造粒(li)和(he)干燥過(guo)程中根據操作條件使用(yong)的(de)所有(you)粘合劑(ji)。

　　活性炭顆粒制造和測試過程

　　用于進行研究的由硬煤地層生產活性炭的過程分為四個步驟，包括：制粒(使用合適的粘合劑)，干燥，碳化和活化。原料以900kg/h的量的顆粒形式引導至干燥過程。將干燥的顆粒以800 kg/h的量導入碳化過程。碳化后，將300 kg/h的顆粒送入活化過程。考慮到整個生產線的能源效率：干燥過程吸收了大約丙烷/丁烷氣30立方米/小時，碳化過程是自熱的，活化過程最多消耗30立方米/小時的丙烷-丁烷氣。測試包括五次重復測試。用于測試的實驗臺充分利用了質量控制部門的實驗室，包括：調節器，造粒機，馬弗爐，實驗室碳化和活化爐以及實驗室干燥器。實驗中使用的粘合劑：焦油，甜菜糖(tang)蜜(mi)，甘油(you)水溶液，妥爾油(you)。

　　各種粘合劑對活性炭造粒的作用

　　據觀察，使用糖蜜作為(wei)粘(zhan)(zhan)合劑(ji)的(de)活性炭(tan)顆(ke)粒(li)具(ju)有很高(gao)的(de)反應(ying)性，經過(guo)熱(re)處理(li)過(guo)程(cheng)(cheng)(即(ji)碳化(hua)(hua)(hua)和活化(hua)(hua)(hua))后，可以冷卻(que)顆(ke)粒(li)而沒有空氣進入，否(fou)則它們(men)會發(fa)(fa)光并被焚燒。在干(gan)燥(zao)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，水(shui)分與輕質烴一(yi)起蒸發(fa)(fa)會導致重量(liang)減輕。在通過(guo)進行了活性炭(tan)生產(chan)實驗，證明碳化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)重量(liang)損失是由(you)于煤和粘(zhan)(zhan)結劑(ji)中(zhong)(zhong)揮發(fa)(fa)物的(de)蒸發(fa)(fa)和氧化(hua)(hua)(hua)而產(chan)生的(de)，這也確保了過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)能量(liang)自(zi)給(gei)自(zi)足。

　　經過研究表明，使用糖蜜作為粘合劑，由活性炭衍生的幾種載體可以滿足所有質量要求，而與測試的其他材料相比，這些載體的吸附性能非常高。這些還滿足第二次甘油水溶液測試的所有要求。在實驗室樣品中，妥爾油樣品和在第二次甘(gan)油(you)水溶(rong)液試(shi)(shi)驗中獲得的樣品的反應性最低，這在生(sheng)產條件下也(ye)需要(yao)最長的活化(hua)時間。所有活性炭(tan)的特征是(shi)在120分鐘內相對于(yu)氯(lv)化(hua)苦的動態活性。用糖(tang)(tang)蜜粘合(he)的活性炭(tan)比(bi)其(qi)(qi)他粘合(he)劑(ji)擁有更長的時間。它們均具有相對于(yu)氯(lv)乙烯的動態活性的規范參數，而在按碘值(zhi)(G/I)測試(shi)(shi)計(ji)算的制粒和吸附過(guo)程(cheng)(制粒過(guo)程(cheng)時間)中，其(qi)(qi)處于(yu)較低要(yao)求之內。對于(yu)含糖(tang)(tang)蜜粘合(he)的顆粒活性炭(tan)，觀察到的高G/I值(zhi)為40.3分鐘。

　　活性炭用各種粘合劑制成顆粒的測試結果如下：

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