活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭是獨特的和通用的吸附劑，因為它們具有延伸的表面積，微孔結構，高吸附能力和高表面活性。它們用于各種領域，如食品和化學工業，廢水處理，溶劑回收，空氣污染控制和濕法冶金。對于這些用途中的一些，需要高機械強度和良好的吸附特性。壓塊方法涉及用粘合劑材料混合和壓制炭顆粒，通常會增加最終產品的機械強度。團塊質量通常由所用原材料和粘合劑的類型以及進行與壓塊和活化相關的操作的精確方式決定。

　　今天我們介紹活性炭如何壓成團塊的不同方法。綜述了應用于煤的壓塊過程。早期有人提出了一個理論圖像，代表了焦炭壓塊的主要方面，將原料壓塊轉化成成型焦炭。評估了通常影響煤磚特性的因素。這里提出的工作是進行更廣泛的研究的一部分，旨在開發適當的方法來制備來自區域木質纖維素材料(如木材，椰殼和水果殼)的活性炭。并且得出了從木質活性炭制成并用特殊粘合劑成型的活性炭塊的研究結果。為了進行比較，還進行了使用更傳統的粘合劑，即石油衍生的商業材料的測試。

　　我們使用的粘合劑被認為是一種有趣和新穎的粘結劑，用于制備團塊。用于制備活性炭炭的木質纖維素材料是來自木材，一些常見商品或者廢舊木材即可。通過特殊粘合材料，來用作粘合劑材料。選擇制備活性炭團塊的方法涉及幾個步驟。在文中描述的幾種替代方案的分析之后選擇的這些步驟總結如下。

　　材料準備

　　將批量的2000克木材在蒸餾式不銹鋼反應器中碳化。該碳化包括將樣品從室溫加熱至773K，速率為1.4K / min，并保持最終溫度2小時。使用K型熱電偶和數字溫度控制器來設置和控制蒸煮溫度。獲得的產物，即炭，被粉碎并過篩。收集并儲存兩個餾分：通過80目ASTM(0.18mm)篩，另一個保留在80和20目ASTM(0.18至0.85mm)篩之間。

　　團塊構造

　　通過在研缽中測量的焦炭和粘合劑混合并將1g所得混合物壓入保持在自制液壓機中的10mm ID不銹鋼模具中制成壓塊。團塊長度約為14毫米。粘結劑：炭比為1：3和1：4。施加的壓力為140和280MPa，持續6分鐘。測量，稱重并儲存所得到的團塊。

　　熱處理和激活

　　將煤塊在300mm長的不銹鋼反應器中進行熱處理和活化，其內徑為30mm，通過電烘箱加熱。K型熱電偶和數字溫度控制器用于設置和控制反應器溫度。熱處理是將來自室溫的5或15K / min的團塊加熱至流動的氮氣中所選擇的活化溫度。使用流動蒸汽作為活化劑，在1123或1153K下進行活化步驟。測試1和1.7g蒸汽/(g焦炭)，并進行105和150分鐘的活化時間。一旦發生了活化步驟，將反應器在流動的氮氣中冷卻至室溫。測量活化的團塊，稱重。

　　固化

　　一些樣品在熱處理和活化之前也進行固化過程。該固化過程包括在473K的400mL / min流動氧氣中進行熱處理2小時。

　　活性炭塊的表征

　　測定耐沖擊性和抗壓強度作為團塊的力學性能的量度。測量BET面積和孔體積以評價表面性質。耐沖擊性是通過所謂的抗沖擊指數(IRI)來確定的，該指數考慮了當從2個靜止點重復下降時，每個團塊破裂的液滴數量和數量m高度到混凝土地板，直到它破裂。在剛性框架受控負載設備中以約1Kgf(cm 2· s)-1的負載速率確定徑向壓縮的軸向抗壓強度和拉伸強度。通過在77K 下的N 2吸附測量，在NOVA 2200裝置中測定BET面積和孔體積。

　　經過上面一些步驟制備的活性炭，因為獲得的表面性能和機械強度是令人滿意的。通過活化期間的溫度和時間的增加，熱處理期間的較低加熱速率，包含固化，更大量的粘合劑和更大的粒度來改善表面性質，例如BET面積。在具有較高粘合劑：活性炭比和高構型壓力的產品中，發現通過直徑壓縮的抗沖擊指數，軸向抗壓強度和拉伸強度確定的更好的機械性能。

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