摘要：以杉松木屑为原料，采用连续炭、活化和逆流萃取回收活化剂的方法生产木质颗粒活性炭。试验结果表明：产品质量稳定，工艺流程合理，经载持15%的柠檬酸处理，对吸除含有微量碱性物质和酸性物质的恶臭效果良好，适用于冰箱和冰柜等容器的吸附除臭。
活性炭工业发展至今已有一百多年的历史，产品的产量和品种逐年增加。据有关文献报道，1996年全世界活性炭的总产量已达80多万吨，品种达300多个。活性炭生产从制造方法可分为物理法和化学法两大类，国外以物理法生产为主，化学法生产由于污染等问题产量呈逐年下降趋势。我国化学法生产活性炭40多年来，主要以生产糖用粉状炭为主，化学法生产木质颗粒活性炭尚未见工厂化生产的报道。化学法生产具有工艺设备简单，产品质量好，得率高、活化温度低，可通过调整锌屑化，调节活性炭的孔径分布与比孔容积等优点，特别是生产具有某些独特性质的活性炭是物理法无法代替的，所以化学法生产活性炭只要改进生产工艺、降低环境污染仍具有一定的优势。
本试验的主要内容是以杉松木屑为原料，氯化锌为主活化剂，添加少量的化学药品A和B为辅助活化剂，采用FS-Ⅱ型炭、活化炉，探索化学法生产具有高吸附率木质颗粒活性炭的新技术、新工艺。产品用于气相原料气体和工艺气体的净化处理，有机溶剂的捕集回收，化工反应过程的催化剂载体，燃烧废气的治理和污水处理，以及经过载持一定量的添加剂提高其对各种恶臭气味的吸附能力。
1 试验材料与主要设备
选用杉松混合木屑经气干（含水率为12%~16%），粉碎、筛选，取40~60目的木屑收集贮存备用。
主活化剂为工业用氧化锌（纯度为96%~98%），锌屑比为1.2：1~1.6：1，氯化锌液为57°~58°Be`，辅助活化剂为化学药品A和B，分别占氯化锌的14%和8%。活化剂液与木屑混合均匀浸渍后备用。
控和、成型设备采用HJ一90型颗粒活性炭挤压机。经浸渍均匀的木屑物料加入挤压机控和加热塑化、挤压成型。
炭、活化炉为FS-Ⅱ型炭、活化设备。炉体为全长1200cm的隧道式，炉内隧道孔断面尺寸为：烘干段70cm×28cm，炭、活化段70cm×22cm，烘干段热源以煤为主，炭、活化段采用电加热为主。
2 工艺技术与产品质量
2.1 工艺流程
化学法生产木质颗粒活性炭的主要生产过程有：备料、浸渍、塑化成型、炭、活化、萃取、漂洗、烘干、筛选、包装等工序。详见图1。
2.2 工艺特点
(1)炭化、活化工段排出的废气，经喷淋冷凝系统循环回收，冷凝液达一定浓度后回收利用。废气经塔内填料液膜接触和喷淋冷凝回收氯化锌后排放，经环保部门监测大大低于国家排放标准。
(2)活化料进行逆流萃取活化剂达到规定浓度后回收用于浸渍原料。在逆流萃取循环内无废水排放，减少了活化剂的损失，同时也消除废水的污染。
(3)回收活化剂后的活性炭产品，在酸煮、漂洗过程中排出的洗涤水采用石灰乳中和沉淀后排放。
2.3 工艺配方
化学法生产木质颗粒活性炭的关键取决于活化剂与木屑的配比，不同的配比可生产不同孔径分布与比孔容积的产品。随着锌屑化的增加，产品的苯吸附率将增加，而强度下降。由于高锌屑比使物理粘稠度增加，吸湿性强，挤压成型困难，产品的强度不合格。经反复试验本工艺的锌屑比为1.2：1~1.6:1，氯化锌溶液为57~58°Be'，辅助活化剂分别占氯化锌含量的14%和8%，浸渍8~10h为宜。
2.4 工艺温度
在生产过程中炭、活化温度的高低直接影响产品的质量和锌耗。炭化段温度为300~400℃，炭化时间控制在1.5h，活化段温度为460~500℃，活化时间控制要0.5h。炉内温度变化情况详见图2。
2.5 产品质量
经生产性试验，产品质量随机抽样检测，主要技术指标苯吸附率平均达40.8%，碘值平均达908.44mg/g，耐磨强度大于90%。产品质量比较稳定，工艺技术合理。苯、四氯化碳吸附曲线见图3。
2.6 废水、废气处理
废水、废气经回收装置处理后效果比较显著，经环保部门的监测各项排放量均达到或低于国家的排放标准。详见表1。
表1 废水、废气排放量测定结果表
| 排放物 | 处理前（mg/m3、mg/L） | 处理后mg/m3、mg/L） | 排放量（kg/h） | 国家排放标准（kg/h） | |
| 废气 | 氯化氢 | 869.9 | 77.4 | 0.028 | 1.4 |
| 氯气 | 77.8 | 9.6 | 0.0034 | 2.8 | |
| 废水 | 锌（Zn） | 22.72 | 3.2 | 2.08 | 3.2 |
| pH值 | 5.0 | 7.0 | 7 | ||
3 改性试验
化学法高吸附率颗粒活性炭对苯、甲苯等烃类臭味的吸附是十分有效的，而对于吸附氨和胺类等碱性物质的恶臭气体效果不明显。为进一步扩大产品的应用范围，在木质颗粒炭上载持一定量的添加剂，改进吸附性能，使之对含有微量碱性物质和酸物质的恶臭吸附，可用于家用冰箱、冰柜等容器的吸附除臭。
3.1 添加剂的选择
以化学法木质颗粒炭为载体，添加剂选用乳酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸和柠檬酸钾等进行对比试验，定期进行官能检查，试验结果表明，载持柠檬酸添加剂效果较佳。详见表2。
表2 化学法木质颗粒炭载持不同添加剂除臭效果
| 添加剂 | 时间（d） | |||
| 2 | 4 | 8 | 12 | |
| 无添加剂 | 有臭味 | 强臭味 | ||
| 乳酸 | 无臭味 | 稍有臭味 | 强臭味 | |
| 琥珀酸 | 无臭味 | 稍有臭味 | 强臭味 | |
| 苹果酸 | 无臭味 | 无臭味 | 稍有臭味 | 有臭味 |
| 柠檬酸 | 无臭味 | 无臭味 | 无臭味 | 稍有臭味 |
| 柠檬酸钾 | 无臭味 | 无臭味 | 微弱臭味 | 微弱臭味 |
3.2 载持量
添加剂载持量的大小直接影响产品的吸附性能。添加量过多，会堵塞活性炭的孔隙，阻碍活性炭本身对恶臭分子的凝聚和浓缩作用，从而降低除臭效果，添加量少效果不明显。经反复试验证明，化学法木质颗粒活性炭载质量为15%的柠檬酸效果好，可用于冰箱、冰柜的吸附除臭，产品试销后用户反映良好。
4 结语
(1)化学法木质颗粒活性炭生产新技术工艺合理先进，其特点是锌耗低（≤0.3TZnCl2/T），产品质量稳定，主要质量指标均达到同类产品水平，有显著的经济效益和社会效益。
(2)本工艺采用低温活化，远红外辐射加热，无载热体带走的氯化锌蒸汽，使废气排放量大为减少，经环保监测“三废”排放量指标均低于国家排放标准，改善工人操作环境。
(3)炭、活化设备结构简单，投资省，操作简便，连续化生产，劳动强度低，可在国内中小型企业推广应用。
(4)产品经载持15%的柠檬酸添加剂，改善了产品性能，提高对氨和胺类碱性臭气体的吸附能力，产品经试销后用户反映良好。