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炭化溫度影響蜂窩活性炭的孔結構和機械強度

2021-07-17 產品知識

蜂窩活性炭是一種內部構型有許多平行貫通孔道的新型復合功能活性炭,它不僅包含有活性炭比表面積大、空隙結構發達、耐酸堿等優點,而且具有獨特的蜂窩結構,開孔率高、壓降低、抗粉生堵塞能力強的優點,在氣體分離和凈化、溶劑回收、催化劑載體等方面有廣泛的應用。

蜂窩活性炭的制備方法有涂炭法和整體擠出法。

涂炭法一般采用蜂窩陶瓷作載體,使用的含碳原料有酚醛樹脂、糠醇聚合物、瀝青等,涂炭法得到的蜂窩活性炭保留了陶瓷蜂窩抗壓強度高的特點,但是受陶瓷蜂窩空隙率的限制,炭的負載量低于20wt%,吸附容量低,僅適用作催化劑載體。

整體擠出法可通過擠出酚醛樹脂與成型助劑的混合物,經過固化、炭化、活化制成蜂窩活性炭。采用酚醛樹脂得到的蜂窩活性炭微孔較發達,缺乏中孔,添加金屬催化劑后,在高活化程度下,能夠形成大量中孔和大孔,而機械強度數值未見文獻報道。蜂窩活性炭也可以由擠出活性炭、黏土和成型助劑的混合物,然后在惰性氣氛中高溫煅燒得到,這類蜂窩活性炭的比表面積與原料物理混合后的比表面積十分接近,機械強度隨熱處理溫度的升高而增加。與涂炭法相比,整體擠出法制成的蜂窩活性炭的碳含量和比表面積更高,適用范圍更廣。

炭化是生產活性炭過程中的主要環節之一,炭化的目的是除去非碳元素,形成初始的孔結構,活化過程不過是將炭化料的孔結構在同一方向上發展而已。在炭化過程的工藝參數中,較重要的是炭化溫度,與低溫炭化制成的活性炭相比,高溫炭化制成的活性炭具有較高的微孔體積。高溫炭化容易導致生成有序性高的炭化物,降低了炭化物活化的反應速度,從而引起活性炭中微孔體積的增加。由此可見,炭化條件對活性炭產物孔結構的形成也起著相當重要的作用。另外,弱粘結性煙煤在炭化過程中顆粒互熔會發生縮聚反應,這些物理和化學變化也會影響活性炭的機械強度。目前,還尚未有這方面的研究報道。

結論表明:

1、高溫炭化能夠促進蜂窩半焦骨架的致密程度和石墨化程度的提高,有利于煤基蜂窩半焦和相應蜂窩活性炭機械強度的提高。

2、炭化溫度顯著影響煤基蜂窩活性炭的孔分布,低溫炭化得到的蜂窩活性炭比表面積、總的孔容和中孔容積高,隨著炭化溫度的升高,比表面積、總的孔容和中孔容積呈下降趨勢,高溫炭化有利于微孔的形成,而影響中孔的形成,其原因在于高溫炭化導致炭化物中微晶的石墨化程度和取向性提高。

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