活性炭的生產(chǎn)基于天然，有機(jī)的聚合物結(jié)構(gòu)原料，主要原料是硬煤。這種類型的原料的碳化產(chǎn)物由微孔度來(lái)描述，微孔度取決于有機(jī)材料的性質(zhì)和碳化機(jī)理而發(fā)展為變化的大小。微孔的存在是由于石墨烯層包(即微晶)的尺寸小和相互之間的隨機(jī)取向的結(jié)果。但是，對(duì)于大多數(shù)煤質(zhì)活性炭應(yīng)用而言，這種自然孔隙率是不足夠的。因此，活化是由于特殊的物理化學(xué)處理而在無(wú)孔起始材料中產(chǎn)生孔隙的過(guò)程。通過(guò)加寬現(xiàn)有的孔并提供封閉的孔隙度，可以顯著增加微孔含量。
活性炭是通過(guò)熱化學(xué)工藝從原材料中產(chǎn)生的。世界上常見(jiàn)的生產(chǎn)活性炭的方法之一就是所謂的物理活化。它包括兩個(gè)階段，即有機(jī)原料的碳化和隨后通過(guò)用氣態(tài)劑(可以是水蒸氣或二氧化碳)對(duì)碳材料進(jìn)行部分氣化來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕罨?。下一步是使用合適的粘合劑制粒，這將確保顆粒的正確尺寸，耐用性，機(jī)械和化學(xué)強(qiáng)度以及耐高溫性。粘合劑應(yīng)該是中性的，不能從顆粒中洗掉。它不應(yīng)浸入處理過(guò)的水中或引入對(duì)其有潛在危險(xiǎn)的物質(zhì)。這次我們的研究的目的是驗(yàn)證由于其物理性質(zhì)和制造永久活性炭顆粒的有效性。該研究涉及在造粒和干燥過(guò)程中根據(jù)操作條件使用的所有粘合劑。
活性炭顆粒制造和測(cè)試過(guò)程
用于進(jìn)行研究的由硬煤地層生產(chǎn)活性炭的過(guò)程分為四個(gè)步驟，包括：制粒(使用合適的粘合劑)，干燥，碳化和活化。原料以900kg/h的量的顆粒形式引導(dǎo)至干燥過(guò)程。將干燥的顆粒以800 kg/h的量導(dǎo)入碳化過(guò)程。碳化后，將300 kg/h的顆粒送入活化過(guò)程。考慮到整個(gè)生產(chǎn)線的能源效率：干燥過(guò)程吸收了大約丙烷/丁烷氣30立方米/小時(shí)，碳化過(guò)程是自熱的，活化過(guò)程最多消耗30立方米/小時(shí)的丙烷-丁烷氣。測(cè)試包括五次重復(fù)測(cè)試。用于測(cè)試的實(shí)驗(yàn)臺(tái)充分利用了質(zhì)量控制部門的實(shí)驗(yàn)室，包括：調(diào)節(jié)器，造粒機(jī)，馬弗爐，實(shí)驗(yàn)室碳化和活化爐以及實(shí)驗(yàn)室干燥器。實(shí)驗(yàn)中使用的粘合劑：焦油，甜菜糖蜜，甘油水溶液，妥爾油。
各種粘合劑對(duì)活性炭造粒的作用
據(jù)觀察，使用糖蜜作為粘合劑的活性炭顆粒具有很高的反應(yīng)性，經(jīng)過(guò)熱處理過(guò)程(即碳化和活化)后，可以冷卻顆粒而沒(méi)有空氣進(jìn)入，否則它們會(huì)發(fā)光并被焚燒。在干燥過(guò)程中，水分與輕質(zhì)烴一起蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致重量減輕。在通過(guò)進(jìn)行了活性炭生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，證明碳化過(guò)程中的重量損失是由于煤和粘結(jié)劑中揮發(fā)物的蒸發(fā)和氧化而產(chǎn)生的，這也確保了過(guò)程的能量自給自足。
經(jīng)過(guò)研究表明，使用糖蜜作為粘合劑，由活性炭衍生的幾種載體可以滿足所有質(zhì)量要求，而與測(cè)試的其他材料相比，這些載體的吸附性能非常高。這些還滿足D二次甘油水溶液測(cè)試的所有要求。在實(shí)驗(yàn)室樣品中，妥爾油樣品和在D二次甘油水溶液試驗(yàn)中獲得的樣品的反應(yīng)性Z低，這在生產(chǎn)條件下也需要最長(zhǎng)的活化時(shí)間。所有活性炭的特征是在120分鐘內(nèi)相對(duì)于LU化苦的動(dòng)態(tài)活性。用糖蜜粘合的活性炭比其他粘合劑擁有更長(zhǎng)的時(shí)間。它們均具有相對(duì)于氯乙烯的動(dòng)態(tài)活性的規(guī)范參數(shù)，而在按碘值(G/I)測(cè)試計(jì)算的制粒和吸附過(guò)程(制粒過(guò)程時(shí)間)中，其處于較低要求之內(nèi)。對(duì)于含糖蜜粘合的顆粒活性炭，觀察到的高G/I值為40.3分鐘。
活性炭用各種粘合劑制成顆粒的測(cè)試結(jié)果如下：
1、在制粒和干燥過(guò)程中，當(dāng)使用妥爾油并向焦糖槽中添加焦油時(shí)，會(huì)發(fā)生放氣和有害的工作條件。
2、就操作條件而言，有優(yōu)勢(shì)的是甘油水溶液作為粘合劑。
3、以糖蜜為粘合劑的活性炭顆粒具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，在熱處理過(guò)程之后，不能接觸空氣需要密閉冷卻，否則它們會(huì)發(fā)光并被焚化。
4、活性炭的磨損率不超過(guò)1%，但妥爾油測(cè)試的磨損率僅為1.3%。
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