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在现代社会,环境污染已成为各国政府和社会关注的热点问题。因此,各种环境治理技术备受关注。其中,活性炭作为污染物吸附材料能有效去除水中有害物质成为环保利器。而木质活性炭由于其材料天然、硬度强、稳定性高、分子孔分布均匀等优良特性广受青睐。木质活性炭的制造工艺有舟式炭化工艺、箱式炭化工艺等多种技术方法。本文将介绍舟式炭化工艺制造木质活性炭的具体流程和工艺控制方法。
工艺流程
制备木质活性炭的舟式炭化工艺通常包括三个步骤:原炭制备、活化和精制。
1. 原炭制备
这是制备木质活性炭的第一步。原炭只有在炭化后才能成为活性炭,炭化是将木材在一定的温度下加热,使木材的可燃性降低,碳含量提高的过程。原炭材料应该选用木材或从木材中提取的纤维素、半纤维素等有机材料,以产生可吸附性的孔隙。炭化时存在两种方式,即直接炭化和间接炭化两种方式。直接炭化是火直接烧在炭化炉中,是电气工业中的主要工艺。间接炭化是通过导热管或铝板等进行热传递,温度分布均匀,炭化品质好,但成本较高。原炭制备完成后,应进行表面清理,去掉杂质及灰烬。
2. 活化
将原炭活化是制备木质活性炭的关键步骤。活化是指将炭在高温下与气体或化学液体接触,生成一定大小的均匀孔洞的过程。活化方式通常分为物理活化和化学活化两种。物理活化是指将炭素材料脱除掉活性组分,然后再加热处理,使其成为活性炭。化学活化则是通过化学反应,将某些化学物质转化为蒸汽或其他形式,将其引入炭素材料中,用于产生一定大小和分布的孔隙。
现阶段,以磷酸为木质活性炭的化学活化剂,主要采用恒温恒流的垂直式炉体(JCZ4-4、JCZ10-4炉体)进行活化。
3. 精制
制备好的木质活性炭第三步即是精制。其方法是将活性炭暴露在高温气流中,将其粉碎为一定的粒度并去除沥青等杂质。对于生产商来说,精制过程对产品性能至关重要。因此,精制后的木质活性炭质量必须得到严格控制。
工艺控制方法
1. 炭化温度控制
炭化温度是影响制备木质活性炭性能的关键参数之一。高温炭化可以提高炭素材料的碳化率,提高炭素材料的硬度和密度。但是,当高温过度时会导致炭材变得硬化,导致孔隙率降低,降低吸附性能。因此,制备过程中应严格控制炭化温度,保持在合适的范围内。
2. 活化时间和温度控制
活化过程也是制备木质活性炭的关键参数之一。活化过程时间需根据活化剂的类型和质量来确定。通常情况下,应在适当的温度下保持活化时间达到最优效果。
3. 精制过程控制
在精制过程中,要保证木质活性炭的缺陷区域能顺利暴露,使表面达到充分磨损,并且去掉表面的泥沙、松榆子、塑料片等杂质。同时,由于精制温度太高会影响炭体孔洞结构,从而影响吸附性能,因此需注意控制精制过程的温度。
总结
制备木质活性炭的舟式炭化工艺具有生产规模大、起始投资低、安全性高等优点,具有较强的经济性。在实际生产中,需要根据原材料的性质、特点和产品要求,合理选择和控制炭化、活化和精制的工艺参数。同时,应加强原料的质量控制,提高木质活性炭的质量,为环境保护做出积极贡献。