科普知识,活性炭到底是如何生产出来的?
活性炭是人类已知的所有材料中物理吸附力最强或吸附孔隙率最高的材料。活性炭的表面积可超过 1000 ㎡ /g。这意味着 5 克活性炭的表面积相当于一个足球场 。活性炭可由碳质材料制成。制造过程包括两个阶段:碳化和活化。
最常用的活性炭制备方法是在惰性气体中高温碳化前体,然后进行活化。
碳化过程包括干燥和加热,以将焦油和其他碳氢化合物等副产品从原材料中分离出来,并驱除产生的气体。碳化过程是在缺氧、不支持燃烧的环境中将材料加热至 400-600°C 来完成的。碳化颗粒通过将它们暴露在活化剂(如高温蒸汽)中而重新活化。蒸汽会烧掉碳化阶段产生的分解产物,形成多孔三维石墨晶格结构。暴露时间越长,孔径越大。
活化方法主要有两种,即物理活化和化学活化。物理活化过程包括用一些氧化气体(通常是高温蒸汽或二氧化碳)处理碳化所得的炭。气化的主要作用是扩大孔隙,从而产生大的中孔隙率
在化学活化中,化学剂在惰性气体中进行热处理之前浸渍到前体中。孔隙是由化学物质的脱水和氧化反应形成的。这种工艺条件低能耗,产品质量好。化学法制备活性炭工艺过程中,为了保证炭粉的均匀性和粒度分布均匀等要求,会加入一些助剂。例如用煤焦油、天然气、汽油、煤油等来做溶剂进行浸渍或溶剂洗处理。