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炭化温度影响蜂窝活性炭的孔结构和机械强度

发布时间:2019-09-22 浏览

蜂窝活性炭是一种内部构型有许多平行贯通孔道的新型复合功能活性炭,它不仅包含有活性炭比表面积大、空隙结构发达、耐酸碱等优点,而且具有独特的蜂窝结构,开孔率高、压降低、抗粉生堵塞能力强的优点,在气体分离和净化、溶剂回收、催化剂载体等方面有广泛的应用。

炭化温度影响蜂窝活性炭的孔结构和机械强度

蜂窝活性炭的制备方法有涂炭法和整体挤出法。

涂炭法一般采用蜂窝陶瓷作载体,使用的含碳原料有酚醛树脂、糠醇聚合物、沥青等,涂炭法得到的蜂窝活性炭保留了陶瓷蜂窝抗压强度高的特点,但是受陶瓷蜂窝空隙率的限制,炭的负载量低于20wt%,吸附容量低,仅适用作催化剂载体。

整体挤出法可通过挤出酚醛树脂与成型助剂的混合物,经过固化、炭化、活化制成蜂窝活性炭。采用酚醛树脂得到的蜂窝活性炭微孔较发达,缺乏中孔,添加金属催化剂后,在高活化程度下,能够形成大量中孔和大孔,而机械强度数值未见文献报道。蜂窝活性炭也可以由挤出活性炭、黏土和成型助剂的混合物,然后在惰性气氛中高温煅烧得到,这类蜂窝活性炭的比表面积与原料物理混合后的比表面积十分接近,机械强度随热处理温度的升高而增加。与涂炭法相比,整体挤出法制成的蜂窝活性炭的碳含量和比表面积更高,适用范围更广。

炭化温度影响蜂窝活性炭的孔结构和机械强度

炭化是生产活性炭过程中的主要环节之一,炭化的目的是除去非碳元素,形成初始的孔结构,活化过程不过是将炭化料的孔结构在同一方向上发展而已。在炭化过程的工艺参数中,较重要的是炭化温度,与低温炭化制成的活性炭相比,高温炭化制成的活性炭具有较高的微孔体积。高温炭化容易导致生成有序性高的炭化物,降低了炭化物活化的反应速度,从而引起活性炭中微孔体积的增加。由此可见,炭化条件对活性炭产物孔结构的形成也起着相当重要的作用。另外,弱粘结性烟煤在炭化过程中颗粒互熔会发生缩聚反应,这些物理和化学变化也会影响活性炭的机械强度。目前,还尚未有这方面的研究报道。

炭化温度影响蜂窝活性炭的孔结构和机械强度

结论表明:

1、高温炭化能够促进蜂窝半焦骨架的致密程度和石墨化程度的提高,有利于煤基蜂窝半焦和相应蜂窝活性炭机械强度的提高。

2、炭化温度显著影响煤基蜂窝活性炭的孔分布,低温炭化得到的蜂窝活性炭比表面积、总的孔容和中孔容积高,随着炭化温度的升高,比表面积、总的孔容和中孔容积呈下降趋势,高温炭化有利于微孔的形成,而影响中孔的形成,其原因在于高温炭化导致炭化物中微晶的石墨化程度和取向性提高。

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