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活性炭通過原料熱解獲得

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2017-10-19

　　活性炭通過原料熱解獲得，林業廢物(碎木、木渣)通過初始閃蒸熱解碳化和CO 2轉化為活性炭。活性炭是一種已被處理以產生孔隙的碳，活化后增加大量的表面積。活性炭的表面積使得適合于許多工藝的材料：從工業廢水，水凈化，污水處理，空調過濾器，防毒面具制造，等等。

　　活性炭可從碳質原料如木材和樹膠，從舊的木制房屋拆除的舊木材或鋸木末，木質素(其是從造紙廠射出的浪費通常使用的材料)，杏子石，花生殼，稻殼，玉米穗或纖維素紙浸漬石油瀝青制造。獲得活性炭的過程開始于原料的熱解，脫水和揮發。因此，除去不含碳，如氫，氧的元素后，可獲得高碳含量的生物炭。在不存在氧氣的情況下進行熱解過程以避免燃燒。與激活過程中之后開發的樣品相比，樣品開始發展內部孔隙度。在加熱期間分離的焦油物質和碳質殘余物在活化過程中被消除，打開當前的孔隙并開發新的孔。激活可以下列的物理實現或化學的過程。

　　活性炭物理活化涉及碳化，隨后在活化劑存在下活化所得到的炭。至于可能的物理處理，通過使用水蒸汽或二氧化碳作為活化氣體，或兩者的混合物來活化活性炭。已知化學活化是在化學試劑存在下制備活性炭的單步方法。化學活化通常需要更低的溫度和更短的時間來激活材料。它可以改善活性炭結構的孔隙發育，因為化學物質的作用。通過化學活化獲得的碳產量高于物理活化。然而，它需要在熱處理后恢復化學試劑的過程，這可能會由于環境問題而限制其應用。

　　活性炭生產中的挑戰是從低成本材料在低溫下獲得具有給定孔徑分布的非常特定的碳。在這項工作中，我們已經研究了在木質的快速熱解過程中產生的碳質殘渣中的活性炭的制備。通過熱解閃光的處理的木質纖維素材料的熱降解，在短時間內和加熱率很高，通常用于獲得生物油。在與已經使用的木質材料作為前體材料，本研究是從熱解閃光中使用的殘余物中以使其增值它。將該殘余物進行碳化，隨后進行二氧化碳活化，以便研究相對于活化溫度和處理時間的比表面積和孔隙率的演變。

　　殘渣的碳化和活化試驗已在圖1所示的臥式管式爐中進行。用CO碳化試驗2在不同溫度下400℃，600℃和800℃下進行。所獲得的碳化產物各自活化至相同的溫度(即400℃的碳化產物在400℃下活化)。選擇400℃的溫度是因為木素纖維素材料(半纖維素，纖維素和木質素)的三種組分聚合物的脫揮發分幾乎完成。在這項研究工作中，還選擇了600℃的中間溫度，然后最大溫度為800℃，其中獲得活性炭的效率顯著降低。在后續階段，物理活化用CO 2，流速為200ml·min -1 STP進行。活化溫度為400℃，600℃和800℃，加熱速率為7 K / min，活化時間為2 h，4 h和8 h。在活化過程結束時，在2小時內再次使用N 2流量達到環境溫度。將活性炭的樣品分類并保存在干燥器中以避免從環境中吸收水分。

　　獲得活性炭的測試數據

　　在木質材料的快速熱解過程中產生的碳質殘渣的碳化階段使焦炭脫揮發分，并產生主要在窄微孔范圍內的微孔結構。具有CO 2流動的最大物理活化已經在800℃下產生，具有與BET表觀表面積值相匹配的良好開發的孔隙，類似于在氣相和液相分離過程中用作吸附劑的商業活性炭的純化產品和天然氣和水的清潔作業。在這種溫度下，激活時間參數有很大的影響，相反，產生高的物質損失(約90%)。雖然在600℃下的活化高于400℃，但是在這兩者中，時間的影響并不顯著，保持幾乎不變。

　　獲得的活性炭在600℃下顯示出最低的孔徑，并且當活化溫度升高至800℃時，孔徑有利于中孔性。通過CO 2活化獲得的活性炭的N 2吸附 - 解吸等溫線形式表示孔的形式和尺寸。那些在800℃下驗證了中孔的存在，而在400℃和600℃下，等溫線是典型的微孔碳，具有低壓滯后現象。在熱解和活化過程中達到的溫度負責碳質結構的內部折疊，獲得了組織在圓柱形層中的殘余物的形態。

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