活性炭的不同制造方法及詳細(xì)活化過程

    活性炭，是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的無定形碳，也有排列規(guī)整的晶體碳。活性炭中除碳元素外，還包含兩類摻和物：一類是化學(xué)結(jié)合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外來的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合；另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機(jī)部分，灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有較強(qiáng)的吸附性，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。
    早期生產(chǎn)活性炭的原料為木材、硬果殼或獸骨，后來主要采用煤，經(jīng)干餾、活化處理后得到活性碳生產(chǎn)方法有：化學(xué)藥品活化法活性炭、強(qiáng)堿活化法活性炭、氣體活化法活性炭、水蒸氣活化法活性炭、物理化學(xué)法。

    制造活性炭的關(guān)鍵工藝是活化。由于所用活化劑的不同，可分為兩類方法：
    (1) 用氯化鋅或磷酸等化學(xué)品為活化劑的化學(xué)品活化法；
    (2) 用水蒸氣或二氧化碳等為活化劑的氣體活化法。
    前者稱為化學(xué)活化法，后者稱為物理活化法。其實(shí)兩類活化過程都各自民生質(zhì)的變化，都是化學(xué)變化的過程。
化學(xué)品活化法

    氣體活化法以水蒸氣、二氧化碳或兩者混合氣體為活化劑，將含碳物料和氣體在轉(zhuǎn)爐或者沸騰爐內(nèi)，在800-1000℃高溫下進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，制成細(xì)孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的活性炭。

     水蒸氣、二氧化碳和碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，而氧和碳的反應(yīng)是很強(qiáng)的放熱反應(yīng)，因此爐內(nèi)反應(yīng)溫度難以控制，尤其要避免局部過熱，防止不均勻活化更難，故氧或空氣不宜作為活化劑。有時(shí)使用空氣和水蒸氣的混合氣體，用碳的燃燒作為熱源。多數(shù)情況下用煙道氣和水蒸氣的混合氣體，由于不可避免地會(huì)混入少量氯氣，造成水蒸氣、二氧化碳和氧氣三種氣體同時(shí)參與活化。
    值得注意：在混合氣體中少量的氧會(huì)使活性炭具有很大的孔隙。氧與碳的作用速度百倍于二氧化碳，而且因鉀鹽存在而大增，因此含鉀的原料在含氧的氣體中會(huì)劇烈反應(yīng)，以致發(fā)生失控的燃燒而不是活化。
    各種少量化合物，例如堿金屬和堿土金屬的鹽類，幾乎全部氯化物、硫酸鹽、醋酸鹽和碳酸鹽，還有大多酸類和氫氧化物，在氣體活化中具有催化加速作用。工業(yè)上常用的催化劑是氫氧化鉀和碳酸鉀，用量在0.1%到5%之間。以固態(tài)催化劑和含碳物料混合，或以溶液加入，或成型低溫炭化。
     如果煙煤中加堿金屬鹽類活化，那么不單用水蒸氣活化，而要用含二氧化碳的混合氣體活化。