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活性炭可以用各種含碳的物質(zhì)來(lái)制造,包括木頭、煤、泥煤、木質(zhì)素、堅(jiān)果殼、甜菜渣、甘蔗渣、鋸末、褐煤、骨類以及石油煉制殘?jiān)取_^(guò)去工業(yè)用的活性炭常用木頭、泥煤以及植物根莖的廢棄物,例如果核、堅(jiān)果殼和鋸末等來(lái)制造。在美國(guó),目前用于廢水處理的粒狀活性炭?jī)A向于各種煤和焦炭來(lái)制造,這是比較經(jīng)濟(jì)并容易獲得的原料。使人感興趣的是可把各種各樣的廢料用作原料來(lái)制造活性炭。例如廢木質(zhì)酸、亞硫酸鹽廢液、加工石油和潤(rùn)滑油的廢料,以及含碳的固體廢料等。
活性炭制造方法的一般性說(shuō)明,可以從制造廠商和幾種有關(guān)的書(shū)本中得到。但是,由于活性炭的制造是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性很強(qiáng)的行業(yè),因而,不可能有非常詳細(xì)的說(shuō)明。美國(guó)活性炭的主要制造廠家有:卡爾岡(Calgon)、維斯特維克(Westvaco)等七家公司。
活性炭可以分為兩大類:粉末狀活性炭和粒狀活性炭。用于廢水處理,非墨活性炭大多數(shù)(60%-70%)小于325目,而粒狀活性炭一般都大于40目(0.42毫米)。粉末活性炭通常使用活化的塊狀物質(zhì)一塊狀的木炭、或者鋸末制備的塊狀糊料支撐。而后,研磨成成品活性炭。由于研磨的方法不同,活性炭顆粒的形狀也不盡相同。其次,在產(chǎn)品性能方面也有明顯的影響,其結(jié)果顯示在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中。例如,對(duì)通過(guò)活性炭濾層過(guò)濾使液體脫色的水動(dòng)力阻力就會(huì)有明顯的影響,在球磨機(jī)上研磨的活性炭為橢圓形的顆粒,而在錘壓機(jī)上研磨的活性炭為長(zhǎng)粒顆粒。
粒狀活性炭可以用粉碎和擠壓的方法制成。粉碎的活性炭是通過(guò)活化塊煤來(lái)制備的鈀活化了的沒(méi)粉碎后,分成所需要的顆粒粒徑。擠壓的活性炭在火化前成型,把合適的原料加工成可塑狀態(tài),而后,從一種磨具中擠壓出來(lái),并切成均勻的長(zhǎng)條。然后,活化這些均勻的圓柱形半成品。在火化過(guò)程中,炭粒達(dá)到必要的硬度。硬度是分廠重要的物理性質(zhì),并與粉碎發(fā)制造活性炭的鞏義密切相關(guān)。粘合劑的性質(zhì)是決定成品硬度的一個(gè)主要的影響因素。
活性炭是通過(guò)包括原料的脫水和炭化后,在經(jīng)過(guò)活化的鞏義制成的。原料是在隔絕空氣的條件下,緩慢加熱使他脫水和碳化的。有時(shí),還使用如氯化鋅活磷酸之類的脫水劑。
多余的水,包括結(jié)晶水,必須從有機(jī)物質(zhì)中去除炭化作用吧這些有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成初生炭。這些初生炭是灰、焦油、無(wú)晶炭和晶體炭(主要是石墨晶體)的胡和吳。非碳元素以氣體的形式被去除,而游離裝的單體炭原子就被結(jié)合成氧化的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在炭化過(guò)程中,某些分解產(chǎn)物或焦油,會(huì)在空隙中附著,但是,再活化過(guò)程中仍會(huì)被去除。
活化作用主要是吧非晶體的分解物燃燒掉,增大碳化物質(zhì)空隙的雙相過(guò)程,燃燒打開(kāi)空隙的開(kāi)度,增加孔隙的數(shù)量,活化作用增大了這些空隙的通路;钚蕴靠梢杂脙煞N不同的方法值得,即:物理活化和化學(xué)活化。雖然這種方法都被廣泛采用,但物理活化制得的活性炭多用于廢水處理上,而化學(xué)活化制得的活性炭除用于廢水處理之外,還用于其他一些地方,如溶媒的回收等。
通常認(rèn)為,顆粒的大小會(huì)影響吸附率,但不會(huì)影響吸附容量。外部表面積在活性炭顆粒的總表面積中僅占很小的百分比。由于吸附容量與表面積有關(guān)系,所以把一定重量的炭粒壓碎成更小的顆粒,能夠增加的吸附容量并不多。
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