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粉末状木质活性炭的生产方法与工艺探索

粉末状木质活性炭的生产方法与工艺探索
    摘要:对现阶段全国粉末状木质活性炭厂家的生产方法和工艺进行了阐述,对目前原料缺乏提出了替代原料,并对新型原料的生产工艺进行论述。另外,还对环保有利的新工艺进行了探索。
    关键词:粉末状;木质活性炭;活化剂;流态化
   
     进入21世纪,特别是加入WTO,中国的经济迅速发展,作为食品、医疗、卫生、纺织、环保等行业所用的吸附脱色剂活性炭的需求,也随之有较大的增加。目前我国生产活性炭的厂家有200余家,年总产量达16万吨左右。
     活性炭制品的分类有许多种方法,就用途不同,可分为粉末状和颗粒状,颗粒状又分为定型炭和非定型炭。由生产的工艺不同,可分为物理法活性炭和化学法活性炭。而生产的原料不同又可分为木质炭和煤质炭。木材质地松软,组织细胞壁内空间较大,在生产木质活性炭过程中,活化剂可轻松均匀进入木质细胞内,增大了反应界面,这种工艺生产出的活性炭的吸附性脱色性很大。所以木质法生产出的木质活性炭,其性能优越又无毒,被广泛应用于环保、发酵、除色、除味、食品、制糖等领域。
    1 粉末状木质活性炭生产方法
    1.1物理木质活性炭制作原理及工艺
    1.1.1原理
     高温水蒸气对炭化木质进行活化。其化学反应方程式:
     H2O(气)+Cx H2+CO+(X一1)Cx
    1.1.2工艺
     首先将木质高温下炭化,取出后粉碎成直径5~25mm的小块。然后用高温水蒸气在活化炉中进行活化。
     高温水蒸气从活化炉上端导人,待活化反应完成后,成品活性炭从反应活化炉底部取出。高温下的炭化反应是吸热反应,在开始的炭化过程中需要加温,使整个活化炉中的温度不低于800℃,反应进行中所产生的氢气和一氧化碳燃烧后均放出热量。在实际生产过程中,由炭化反应释放出氢气和一氧化碳燃烧后放出的热量足以补充该反应所需的热量,使活化炉中的温度保持在800~900℃之间,这样在不加热的情况下,能使活化反应正常进行。
    1.2化学法粉末状木质活性炭
    1.2.1 原理
     氯化锌具有脱水作用,当氯化锌溶液浸入木质原料纤维中,将木质组织细胞中的氢、氧元素以水分子的形式脱出,当木质中的水分子全部脱出后,木质被活化为木质活性炭。
    1.2.2工艺
     将木质粉碎成木屑并烘干待用,将工业纯的氯化锌制成PH为4.6~6.6的水溶液,按木质与氯化锌溶液的1:4的比例加入到混合槽中,充分搅拌均匀后放置20分钟以上。这样可使氯化锌溶液完全浸入木质纤维细胞内,为充分活化提供条件。
     用高温水蒸气(500℃±50℃)从炭化炉底端吹入炭化炉中,同时将放置的混料从炭化炉的上端加入,为增大高温水蒸气与混料反应界面,使木质充分炭化,炭化炉可选用回转式炭化炉。
     此活化反应后,除作为活化剂的氯化锌和木质活性炭产品外,还有由化学反应而产生的氧化锌和氢氧化锌,可用稀盐酸将氧化锌和氢氧化锌还原成氯化锌,氯化锌可重新作为炭化剂加入到下一次炭活化反应中。化学反应如下:
     ZnO+ZHCl=ZnCl2+H2O
     Zn(OH)2+2HCl=ZnCl2+2H2O
    2 现阶段粉末状木质活性炭原料及制 作工艺技术的趋势
    2.1原料的替代
     近十几年,由于水土流失,森林大火频发,木材资源急剧减少,国家也对森林保护制定的相应的限采法律。但随着经济的发展,木质活性炭的需求逐年增加,现用农作物外壳及秸杆作为制作木质活性炭的原料工艺已趋成熟。
    2.2工艺的改进
     现在人们的保护意识增加,环保部门对企业制定了排污标准。治理排污的费用对企业也是很重的负担,寻求一种无污染或相对污染小的活化剂代替现用作为活化剂的氯化锌是解决此问题的最好方法。用磷酸、硫酸等作为活化剂替代氯化锌的试验已在实验室中完成,如中式成功便可用于企业的生产中。
     另外,无污染的物理法活性炭的工艺也被环保部门推荐,一些生产厂家现也有改用此工艺生产木质活性炭,据报导,一些先进的无污染的流态化工艺及辐射工艺的研究也有了新的进展。
    3 结束语
     活性炭的原料替代及无污染的生产工艺、制作设备的更新都有了较大的改进。先进的生产工艺既可减少对环境的污染,节约原料成本,同时也能增加生产的效率。今后还需广大科学工作者继续努力,力求守善,为中国的经济发展做出贡献。
    参考文献:
    [1] 陈蔚然,炭素材料工艺基础[M].1988,12.
    [2] 许国斌,新型炭材料[J].1988(4):46—47.
    [3] 魏青,等。全国活性炭学术论文集[C].2004,22-23.

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