活性磷专利

1.化学活化法化学活化法是在原料中加入化学物质，然后在惰性气体介质中加热，同时进行碳化和活化的方法。通常使用锯末等植物原料。药物活化法有三大缺点:①对设备腐蚀性很强；(2)污染环境；(3)化学活化剂残留在活性炭中，应用受到限制。1.1.氯化锌法氯化锌法的制造工艺是在原料中加入比重约为1.8的浓缩氯化锌溶液，混合，浸泡氯化锌，然后在无空气的旋转炉中于600-700℃加热。由于氯化锌脱水，1.2磷酸法磷酸活化原则上是将细碎的原料与磷酸溶液混合，然后将混合物干燥，在转化器中加热至400 ~ 600℃。众所周知的工艺过程是在较高的温度(1100℃)下进行的。最近，以碱为活化剂的化学活化法，即以氢氧化钾等碱性活化剂的化学活化法引起了人们的关注。将煤焦与氢氧化钾混合，然后在氩气流中进行低温和高温二次热处理，得到比表面积为291.8m 2/g的活性炭。向炭化后的核桃壳或石油焦中加入1 ~ 5倍的氢氧化钾，充分混合，向体系中通入氮气保护，低温脱水，高温活化，即可得到高级活性炭。从1971到1974这四年间，美国标准石油公司申请了五项石油焦制活性炭的专利。要点如下:石油焦用硝酸氧化成石油焦酸，然后在不同的工艺条件下用过量的氢氧化钾活化。制备了比表面积为1000～2600m/g的活性炭。这种活化方法产率低，工艺复杂，原料处理困难，未能在工业上应用。所以在1978，公司公开了用三倍氢氧化钾在850℃活化石油焦的专利。日本Kansal焦炭和化学公司将压力降低到800℃。3000平方米/克活性炭。1.2气体活化法气体活化法是将原料炭化后，在600 ~ 1 200℃下进行活化的方法。其主要工序是炭化和活化。炭化是指对原料进行加热，预先除去挥发性成分，使炭化后的材料适合下一步活化。碳化过程分为400℃以下。反应分为三个阶段:400～700℃的氧键断裂反应和700～1000℃的脱氧反应。原料无论是链状分子物质还是芳香族分子物质，通过上述三个反应阶段，缩合为苯环的平面分子，形成三向网络结构的炭化产物。炭化物吸附能力低，是由于炭中含有一些碳氢化合物，孔体积小，孔隙被堵塞造成的。活化阶段通常包括将碳暴露于约900℃的氧化气体介质中并对其进行处理。在活化的第一阶段，吸附的物质被除去，堵塞的孔被打开。进一步活化，使原有的毛孔和通道扩大；随后，由于碳质结构的高反应性部分的选择性氧化，形成微孔结构。1.2.1微波加热制备活性炭的含碳原料在600℃以上预热，然后与水蒸气、二氧化碳、含氧气体或活化产生的气体接触，再直接用微波加热，即可完成活化。然而，煤、石油、木材等原材料。，可用普通活化方法制备，不可能用微波将煤、沥青、木材等原料加热到完全活化温度。如果用微波辐照原料，由于有水分，温度起初可以达到100℃左右，然后水分蒸发时，热量极小，所以要把温度提高到100℃以上。可能做不到，也可能需要很长时间。1.2.2活性炭微波加热蒸汽活化法可以显著扩大活性炭的内表面积。具体工艺如下:首先将原料制成一定的粒度和比重，通入蒸汽充分搅拌，使其均匀湿润。根据毛细现象，植物纤维素原料的纤维之间的微孔中存在游离水，使原料湿润膨胀。然后利用这些游离水作为电解质，微波辐射使游离水迅速蒸发，产生蒸气压，从原料内部爆炸压出。这样的快速作用扩大了纤维之间的空间，同时快速干燥，产生无数裂纹，使原料的多孔结构更加明显，内表面积进一步增大。然后进行连续干馏和碳化，同时通入蒸汽，蒸汽不断流向原料的多孔和开裂部位，抑制和消除碳化氢的固定，直至碳化。1.3药物活化和气体活化的组合气体活化和药物活化有时会一起使用。进一步的蒸汽活化可以产生具有特殊孔隙分布的产品，并增加大范围的孔隙数量。当用活性炭处理含有会堵塞碳孔的物质的气体时，例如，当用颗粒活性炭从城市气体中除去苯时，活性炭的孔被城市气体中的二烯烃堵塞并迅速老化。为了制造能在这种情况下使用的活性炭，应用了这种联合活化方法。季乐公司的Benzorbang牌活性炭是这类活性炭的代表。1.4连续炭化活化法采用简易流动炉对活性炭进行连续炭化和限制氧化活化，操作省力，产品质量好。这种方法的特点是将水分含量调整到15% ~ 30%的活性炭原料连续送入流动炉内，同时从炉底吹入适量空气，使炉内碳化并限制氧化活化。原料入炉前，装炉时，只向炉内送入少量火种，从炉下部吹入适量空气，促进原料部分燃烧，从而加热原料本身。炉内的温度和碳化速度通过吹入的空气量和进料量来调节。鼓风不仅用于原料的部分燃烧和加热，还用于碳化过程中的流化颗粒和连续活化反应。1.5流化床一步法生产活性炭流化床一步法生产活性炭是近年来开发的新工艺。原料经筛分后以初始流化速度直接送入流化床进行炭化活化，活化温度和气体分布均匀，能有效活化反应原料。既可以处理粉状原料，也可以处理颗粒状原料，生产工艺简单。已经引起了极大的关注。英国国家煤炭局生产的无烟煤活性炭已投入商业运行。但单级流化床一般适合间歇操作，连续操作的活化不均匀。Misi Tazaki的研究表明，随着流化床数量的增加，连续操作和间歇操作可以获得相同的活化产物。但在制造成型活性炭时，工艺磨损严重。如果将细煤粉颗粒与成型材料混合进行活化，可以大大降低磨损。可以同时制备粉末活性炭和颗粒活性炭。工艺比加入惰性细颗粒简单，设备生产能力也大。1.6快速炭化活化法研究人员认为，利用快速热解工艺可以生产廉价的活性炭，活性炭具有良好的吸附性能，使用后无需再生即可直接用作气化原料。现有实验结果表明，快速热解可以显著提高活性炭的比表面积。快速热解过程中高温蒸汽介质的引入对活性炭的表面结构有显著影响。邱杰山等人使用了以碳酸钾为催化剂的下降床辐射炉。探讨了黄县褐煤在水蒸气介质中催化快速炭化生产活性炭的可能性。结果表明，实验所得活性炭的孔结构指标和吸附性能已达到或接近某些市售活性炭的水平。1.7褐煤半焦成型活化工艺广泛应用于褐煤制备活性炭。首先，褐煤被碳化。然后将半焦破碎至小于0.65438±0毫米，加入沥青粘结剂制成型煤。煤球压碎后，在活化炉中活化。粒状或粉状活性炭可以通过筛选或研磨制成。澳大利亚和欧洲都采用这种工艺。其他生产方法:1.8张双全等人探讨了以硝酸盐为主氧化复合催化剂制备煤基活性炭的新工艺，利用这种催化剂将催化和氧化统一起来。结果表明，硝酸钡是最好的催化剂。钾化合物是制造活性炭的良好催化剂；助催化剂磷在活性炭孔结构的发展中起重要作用；原料中的灰分阻碍了催化剂的性能；实验用复合催化剂可使活化反应速度提高l倍以上，在相同烧失率下获得更高的吸附性能，或在相同烧失率下提高活化产率，从而降低活性炭的生产成本。澳大利亚的罗伯特将70 ~ 75毫升20%的氢氧化钾溶液与20克干燥的原煤或酸洗过的煤混合成凝胶状糊状物，用压模机压制成直径为6毫米的煤段。干燥后直径变成了3 mm，比较硬。然后在900℃氮气保护下蒸馏16 h，干馏炭用稀酸浸出回收钾盐，制得产品。原煤活性炭比表面积L 340 m/g，酸洗煤活性炭比表面积L 500 m2/g，美国也有类似工艺，但氢氧化钾用量更大。所制备粉末活性炭的表面积高达3000平方米/克。然而，在美国，用稀酸(如磷酸)处理原褐煤和次烟煤，处理的主要目的不是浸出矿物质，而是交联煤中的一些组分，然后直接压块和活化以生产活性炭。产量和活跃度都有了很大的提升。2.2.1活性炭制剂的发展趋势。传统的活性炭制备多以木材、木炭、锯末、椰子壳和石头为原料。随着社会环境意识的增强，特别是1998长江、松花江、嫩江流域的特大洪水，人们已经切身体会到生态恶化对民族生存和可持续发展的巨大负面影响。国家很快禁止砍伐天然林，导致木材和木炭的来源萎缩，即制备活性炭的原料受到极大限制，价格也呈上涨趋势。在这种情况下，采用一种可行的新工艺，用矿物原料代替生物质原料制备活性炭，具有很大的前景和意义。有时候成分差别很大。如果采用同样的制备方法，活性炭的质量和材料的最大利用率都受到很大的限制。因此，未来活性炭的制备将在传统制备的基础上多样化、新颖化、有针对性。随着活性炭新的应用领域的出现和对性能更好的新产品的需求，开发节能高效的新工艺和新设备，提高产品质量，降低生产成本是活性炭行业的重要任务。