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根據活性炭的外形,通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規(guī)則形狀的破碎炭等。隨著現代工業(yè)和科學技術的發(fā)展,出現了許多活性炭新品種,如炭分子篩、球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。 [5]
孔隙結構
活性炭是由石墨晶、單一平面網狀碳和無定形碳三部分組成,其中石墨晶是構成活性炭的主體部分?;钚蕴康木ЫY構不同于石墨的晶結構,其晶結構的層間距在0.34~0.35nm之間,間隙大。即使溫度高達2000 ℃以上也難以轉化為石墨,這種晶結構稱為非石墨晶,絕大部分活性炭屬于非石墨結構。石墨型結構的晶排列較有規(guī)則,可經處理后轉化為石墨。非石墨狀晶結構使活性炭具有發(fā)達的孔隙結構,其孔隙結構可由孔徑分布表征?;钚蕴康目讖椒植挤秶軐挘瑥男∮?nm到數千nm。有學者提出將活性炭的孔徑分為三類:孔徑小于2nm為孔,孔徑在2~50nm為中孔,孔徑大于50nm為大孔。
應用簡史
(1)國外應用簡史
公元前約3750年,古埃及就有使用木炭的記載。 [4]
1900年英國人首次發(fā)明以金屬氯化物炭化植物來制造活性炭的方法。 [4]
1917年一戰(zhàn)雙方均已在防毒面具里使用活性炭。 [4]
1927年美國芝加哥自來水廠發(fā)生了惡臭事故,此后活性炭被廣泛應用于自來水除臭。 [4]
1930 年 個使用粒狀活性炭吸附池除臭的水廠建于美國費城。 [4]
20世紀60年代末70年代初,由于煤質粒狀炭的大量生產和再生設備的問世,發(fā)達 開展了利用活性炭吸附去除水中量有機物的研究工作,對飲用水進行深度處理。粒狀活性炭凈化的裝置在美國、歐洲、日本等國陸續(xù)建成投產。美國以地面水為水源的水廠已有90%以上采用了活性炭吸附工藝
中國 標準將活性炭按照兩部分進行分類:一部分按制造使用的主要原材料,另一部分按制造使用的原材料及對應的產品形狀組合分類。
活性炭按制造使用的主要原材料分為四類:煤質活性炭、木質活性炭、合成材料活性炭和其他類活性炭。按制造使用主要原材料及對應的產品形狀組合分類分為16種類型。其中,煤質活性炭分為:柱狀煤質顆?;钚蕴?、 破碎煤質顆?;钚蕴?、粉狀煤質顆?;钚蕴俊⑶蛐蚊嘿|顆?;钚蕴?。木質顆粒活性炭分為:柱狀木質顆?;钚蕴?、破碎狀木質顆?;钚蕴俊⒎蹱钅举|顆?;钚蕴?、球形木質顆?;钚蕴?。合成材料活性炭分為:柱狀合成材料顆?;钚蕴?、破碎狀合成材料顆粒活性炭、粉狀合成材料顆粒活性炭、成形活性炭、球形合成材料顆?;钚蕴?、 布類合成材料活性炭(炭纖維布)、氈類合成材料活性炭(炭纖維氈)。其他類活性炭,指除上述三種類型活性炭外,由其他原材料(如煤瀝青、石油焦等)制備的活性炭,這類活性炭,在產品形狀分類中,暫列了瀝青基球活性炭。
活性炭按制造使用的主要原材料分為四類:煤質活性炭、木質活性炭、合成材料活性炭和其他類活性炭。按制造使用主要原材料及對應的產品形狀組合分類分為16種類型。其中,煤質活性炭分為:柱狀煤質顆?;钚蕴?、 破碎煤質顆?;钚蕴?、粉狀煤質顆?;钚蕴俊⑶蛐蚊嘿|顆?;钚蕴?。木質顆粒活性炭分為:柱狀木質顆?;钚蕴?、破碎狀木質顆?;钚蕴俊⒎蹱钅举|顆?;钚蕴?、球形木質顆?;钚蕴?。合成材料活性炭分為:柱狀合成材料顆?;钚蕴?、破碎狀合成材料顆粒活性炭、粉狀合成材料顆粒活性炭、成形活性炭、球形合成材料顆?;钚蕴?、 布類合成材料活性炭(炭纖維布)、氈類合成材料活性炭(炭纖維氈)。其他類活性炭,指除上述三種類型活性炭外,由其他原材料(如煤瀝青、石油焦等)制備的活性炭,這類活性炭,在產品形狀分類中,暫列了瀝青基球活性炭。
二、活性炭半成品進行活化
活化是在有氧化劑的作用下,對碳化后的材料加熱,以生產活性炭產品。當氧化過程的溫度在800-900℃時,一般用蒸汽或二氧化碳為氧化劑;當氧化溫度在600℃以下時,一般用空氣做氧化劑。對于活化過程所起的作用,目前只有大致的理解。在活化過程中,燒掉了碳化時吸附的碳氫化合物,把原有空隙邊上的碳氫原子燒掉,起了擴大孔隙的作用,并把孔隙與孔隙之間燒穿?;罨够钚蕴孔兂梢环N良好的多孔結構,碳化及活化后的晶體片狀結。
活化是在有氧化劑的作用下,對碳化后的材料加熱,以生產活性炭產品。當氧化過程的溫度在800-900℃時,一般用蒸汽或二氧化碳為氧化劑;當氧化溫度在600℃以下時,一般用空氣做氧化劑。對于活化過程所起的作用,目前只有大致的理解。在活化過程中,燒掉了碳化時吸附的碳氫化合物,把原有空隙邊上的碳氫原子燒掉,起了擴大孔隙的作用,并把孔隙與孔隙之間燒穿?;罨够钚蕴孔兂梢环N良好的多孔結構,碳化及活化后的晶體片狀結。