活性炭的含炭量、比表面积、灰分含量及其水悬浮液的pH值皆随活化温度的提高而增大。活化温度愈高,残留的挥发物质挥发愈完全,微孔结构愈发达,比表面积和吸附活性愈大。 [3] 活性炭中的灰分组成及其含量对炭的吸附活性有很大影响。灰分主要由K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等组成,灰分含量与制取活性炭的原料有关,而且,随炭中挥发物的去除,炭中的灰分含量增大。 [3] 截止2007年,世界活性炭年产量达900kt,其中煤基(质)活性炭占总产量的2/3以上;而中国年产量已突破400kt,居世界首位,美国、日本等也是世界主要的活性炭产出国。
磷酸活化法磷酸法制备活性炭的过程中,磷酸与木质纤维原料的作用机理可分为以下几个方面:润胀作用、加速活化作用、脱水作用、氧化作用和芳香缩合作用。 [2] 磷酸活化法的基本工艺包括木屑筛选、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸渍) 、炭化、活化、回收、漂洗(包括酸处理和水洗)、离心脱水、干燥与磨粉等工序,如生产颗粒活性炭还需增加捏合工艺。另外,附设专门的废气净化系统,回收烟气中的磷酸和炭粉,减少对环境的污染。磷酸活化法的生产工艺中,要注意在炭化段控制度,让磷酸充分渗透入木屑,再与活化段协同控制,可以明显提高活性炭吸附能力,产品质量稳定,同时适当降低活化温度对降低产品灰分有利。炭活化尾气采用多段液相回收可以增加磷酸和细炭粉的回收,采用高压静电方式也有利于尾气中焦油的去除。
活性炭纤维被认为是目前较为理想的吸附介质。活性炭纤维(ACF)是继粉末状和颗粒状活性炭之后的第3代活性炭产品,通常以有机纤维为原料经预处理一炭化一活化后制得。与颗粒状活性炭相比,活性炭纤维具有比表面积大、微孔丰富、孔径小、分布窄、吸附量大、吸附速率快等特点,吸附能力较一般的活性炭高1-10倍。 与其他类型的吸附材料相比,活性炭纤维的微孔容积大,吸附容量高,具有良好的脱附性能,因此可以利用ACF对废气进行价值回收。 研究表明,在相同条件下经过多次重复操作,活性炭纤维的吸附曲线都非常接近,因此理论上认为ACF可以多次再生而其吸附性能却不会发生大的变化,闪此得到了广泛应用。