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物理法的基本工艺过程
物理法制造活性炭的基本工艺流程是粉状活性发生产流程，图3-2(b)是无定形活性炭和成型活性炭生产流程(。
由此可看出，物理法活性炭生产工艺大致包括以下主要工段，原料处理工段、活化工段、后处理工段和成品工段。
二、物理法工艺过程及相应生产装置
1.原料预处理工段
由于制备活性炭的原料种类很多，有木质原料、煤质原料、人造材料和工业废料等，不同原料有不同的物理化学性质，包括不同的粒径、粒径分布和灰分、挥发分含量等，因此针对不同原料也需要进行不同的预处理。
预处理的目的有三个，是可以使得原料的外观和粒度较适合炭化、活化设备，并满足使用者对产品的要求;第二是可以除去大部分对活化反应和产品性能不利的杂质;第三是可以尽可能减小原料发生石墨化的趋势，从而有利于得到吸附性能优良的活性炭产品。
为得到合适粒度的原料并除去杂质，可采用破碎、筛分、扬析和除铁等工艺过程，并根据不同原料的特性选用相应的矿石、粮食或者饲料加工设备。以爆作为原料时宜选择特定煤层的原煤或经过洗煤处理的煤。特别需要指出的是

物理法制备技术与装置
随时间的延长先升高后降低，活化时间为3h时可得到具有大碘吸附容量的活性炭产品，
活化气体流量
活化气体流量增加则反应速率增加，但当活化剂流速达到一定值后，反应速率将为一常数而不再增加，当流速较低时，所制得的活性炭微孔容积大，而流速高时微孔容积反而减小，这是由于高流速使炭的外表面烧蚀产生不均匀活化，从而使微孔容积降低，Manochs等在以松木为原料制备活性炭的过程中发现水蒸气流量这一因素对活性炭表面化学性质和形貌有十分重要的影响，可以通过控制水蒸气的流量控制孔径和微孔率[10)。
原料中灰分含量
据研究表明，碱金属、铁、铜等氧化物和碳酸盐在水蒸气活化过程中可起到催化作用，因此在活化物料中加入少许此类物质可以加快活化反应速率。例如国内有专利采用Ca为催化剂，使水蒸气与碳反应的活化能由185kJ/mol下降到164~169kJ/mol，所得活性炭孔径分布集中于5~10nm，表3-4为几种无机盐在1000℃下对水蒸气与石墨反应速率的影响[12]。
表3-4 无机盐对水蒸气与石墨反应速率的影响
处理条件 灰分 相对气化速度
无 0.005 1
0.1mol/L Ni( NOs ) 2
0.1molL Fe ( NO3 )2
0.1mol/L Co(NOa):
0.14
0.14
0.14321827
0.02moI/LNHaNO3 Q03 22
注，水蒸气流量为0.52X10-mol/s,
另据Holmes和Emmett的研究表明，原料中所含的无机杂质在活化过程中常促进孔隙由小变大，而且在0.7~1.0的相对压力范围内吸附等温线的斜率有所增加，说明中大孔的比率增加了3)，这与前文提到的金属在活化过程中的催化作用相吻合。
原料炭化温度
炭化料的活化反应活性与其挥发分的含量密切相关，而挥发分的含量又由炭化温度决定。图3-1给出了炭化温度对碳与CO₂的反应活性，可以看出当炭化温度为600℃左右时所得到的炭化料显示出高的反应活性、若炭化温度进一步升高则反应活性明显下降。此外还有研究发现碳材料随着加工温度的升高，基本微品有增大的趋势，生产实践也表明炭化温度升高则活化过程所需的温度也相应提高，但石油焦是例外，因为在较高温度下石油焦容易发生石墨化转变，形成大面积的石墨晶体结构，难以形成丰富的孔除结构，因此用普通气体活化法很难得到吸附性能优良的活性炭产品，Bouchelta等以枣核为原料制

物理法制备技术与装置

活性炭物理法机理简介
物理法通常指气体活化法，是以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO2、N₂等的混合气)、CO:或空气等作为活化气体，在800~1000℃的高温下与已经过炭化的原材料接触进行活化的过程。在这个过程中，具有氧化性的活化气体在高温下侵蚀炭化料的表面，使炭化料中原有闭塞的孔隙重新开放并进一步扩大，某些结构因选择性氧化而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，终得到活性炭产品。由于物理法通常采用气体作为活化剂，工艺流程相对简单，产生的废气以CO2和水蒸气为主，对环境污染小，而且终得到的活性炭产品比表面积高，孔隙结构发达，应用范围广，因此在活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。下面对物理活化法的机理、工艺流程、装置设备及国内外发展现状等进行具体阐述。
一、原料炭化
物理法制备活性炭需要先将原料在400~600℃下进行炭化处理，使原料中碳元素以外的主要元素(氢、氧等)以气体形式脱除，通过CO:、CO 的形式也可使一部分碳元素释放出去，残留的碳元素则多数以类似石墨的碳微晶形态存在。然而和石墨晶体不同的是，这些碳微晶的排列是杂乱无章的，因此形成了具有活性炭原始形态的结构。但是仅仅经过炭化处理，碳微晶的周围以及碳微晶之间的缝隙仍被热解所产生的焦油或者无定形碳堵塞，因此需要进一步活化处理，除去这些堵塞孔隙的物质才能得到具有发达孔隙结构的活性炭。
二、气体活化法过程简述
在炭化的中间产物进行活化期间，是基本碳微晶以外的无定形碳

活性炭制备技术
烧结封团、导致活性炭的各种性能开始下降、活化时间选择在1b较好。 Ahoed 等通过氯化锌活化枣核制备了活性炭、结果表明、当活化时间由6h增加至3.5h时，得丰由43%降低至29%，在初的1.25h内降低得快、并在此时达到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h内是有利于中孔增加的、随着活化时间的增加、中孔开始塌陷变为大孔，
活性炭的应用领域十分广泛、在应用过程中发挥作用的主要是孔结构和表而官能团、所以根据市场的需求有很多科研人员开始关注组合活化法，包括物理化学法、化学 化学法、微波-化学法等。
一、物理-化学活化法
物理化学活化法是结合物理法(CO:、水蒸气法等)与化学法(磷酸、氯化锌、氢氧化钾法等)制备活性炭的一种方法、此类活性炭具有特孔结构和表面官能团。Dolas等?)采用开心果壳与氯化锌前期浸清后，通过后续的高温CO=活化法制备了BET比表面积为3256m²/g、孔容积为1.36cm'/g的活性炭，而采用氯化钠溶液浸清的开心果壳采用高温CO:活化制备了 BET比表面积为3895m/g、孔容积为1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕榈壳为原料，先采用少量氯化锌或磷酸法活化制备具备初期窄微孔的活性炭、然后采用高温CO:活化制备了甲烷吸附用活性炭，此方法可以使得活性炭的孔结构均匀化分布、有利于甲烷的存储。
二、化学-化学活化法
化学-化学法是指结合两种不同的化学活化剂进行活化制备活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木为原料，先使用磷酸或氯化锌活化制备早期活性炭、然后采用氢氧化钾法进行二次化学活化、制备了具有较高微孔含量(98%)的 CO;存储用活性炭。
三、微波-化学活化法
微波-化学法是指以微波加热的方式来提供化学法(磷酸、氧化锌、氯氧化钾等)活化所需热量来制备活性炭的方法，微波加热相比传统加热方式的优点是可以大幅度缩短活化时间，可以控制在10min左右，Lu等“)以竹子为原料，采用微波加热磷酸活化法制备了比表面积为1432m/g、孔容积为
0.696cm'/g的活性炭产品、得率可达47.8%，Hesas等通过微波氧化锌

活性炭活化温度的影响
活化温度是指活性炭活化时活化料的高温度，是活性炭孔性能的重要影响因素之一。采用氯化锌法活化橡子壳制备活性炭发现，在活化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃时，得到活性炭的比表面积分别为98㎡801m²/g、988m²/g和1289m²/g。Sayg山等[34]采用葡萄工业加工剩余物为原料，以氯化锌活化法制备了活性炭，研究表明活化温度由400℃升到600元比表面积SBET、总孔隙体积Vr、中间层次的孔隙体积Vmes、平均孔径D,别由819.40m²/g增加至1455m/g，0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%，2.71nm增加至6.81nm，但微孔容积Vme由25.36%降低至
5.39%。由以上分析可知，氯化锌法活性炭制备的较佳温度为600℃，过高的话化温度会导致已经生成的孔塌陷，且氯化锌的挥发量也会增加，不仅造成活就剂的浪费，生成成本提高，还导致严重的环境污染问题。
活化时间的影响
活化时间是指一定的活化温度下的保温时间，是活性炭质量的重要影响素之一。Saygh等[35]采用番茄工业加工剩余物为原料，以氯化锌活化法制备了活性炭，研究表明活化时间由0.5h升到1h，SBET、VT、V、D,分融522m²/g增加至1093m²/g，0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%，5.02nm 增加至5.92nm，但随着活化时间的延长，由于已生成孔
活性炭制备工艺
间歇法的平板炉和连续法的回转炉是生产氯化锌法粉状活性炭的主体设备、平板炉法具有设备简单、投资少、上马快等优点，是国内早期氯化锌法活性炭的主体设备。但此法存在手工操作多、劳动强度大、环境污染严重等问题，导致了此法目前已被淘汰。回转炉法具有生产能力大、机械化程度高、产品质量较稳定等优点，是目前国内外氯化锌法活性炭的主体设备，工艺难点在于尾气处理和氯化锌回收方面，国内尚未有成熟的工艺，日本已实现环保排放达标生产。
1.工艺流程
连续法生产粉状活性炭的工艺流程，一般由木屑筛选和干燥、氯化锌溶液配制、配料(或浸渍)、炭活化、回收、漂洗(包括酸处理和水洗)、脱水、干燥与磨粉等工序组成。另外附设的废气处理系统，以回收烟气中的氯化锌和盐酸，减少对环境的污染。常用的生产工艺流程见图2-6 和图2-7.
2工艺操作
(1)木屑的筛选与干燥为了产品的质量和工艺操作稳定，并降低超细颗粒在后续回收工段过滤流失导致的活化剂的浪费，用振动筛或滚筒筛对木屑进行初步筛选，选取0.425~3.35mm的木屑颗粒，除去杂物(如板皮、铁展、泥砂、石块等)，以免造成堵塞，增加回收、漂洗工序中的负荷、影响产品质量。
筛选后的木屑含水率一般在45%~60%，此时水分过高会影响配料工序段化学活化剂的渗透，因此需要进一步干燥控制工艺需要的水分含量。北方由于气候干燥，雨水少，一些中小工厂常利用自然风干方法干燥木屑，木屑进行机械于燥时，一般在气流式干燥器中或回转干燥器中进行干燥。