活性炭的生產(chǎn)基于天然，有機的聚合物結(jié)構(gòu)原料，主要原料是硬煤。這種類型的原料的碳化產(chǎn)物由微孔度來描述，微孔度取決于有機材料的性質(zhì)和碳化機理而發(fā)展為變化的大小。微孔的存在是由于石墨烯層包(即微晶)的尺寸小和相互之間的隨機取向的結(jié)果。但是，對于大多數(shù)煤質(zhì)活性炭應(yīng)用而言，這種自然孔隙率是不足夠的。因此，活化是由于特殊的物理化學(xué)處理而在無孔起始材料中產(chǎn)生孔隙的過程。通過加寬現(xiàn)有的孔并提供封閉的孔隙度，可以顯著增加微孔含量。
活性炭是通過熱化學(xué)工藝從原材料中產(chǎn)生的。世界上常見的生產(chǎn)活性炭的方法之一就是所謂的物理活化。它包括兩個階段，即有機原料的碳化和隨后通過用氣態(tài)劑(可以是水蒸氣或二氧化碳)對碳材料進行部分氣化來進行適當(dāng)?shù)幕罨?。下一步是使用合適的粘合劑制粒，這將確保顆粒的正確尺寸，耐用性，機械和化學(xué)強度以及耐高溫性。粘合劑應(yīng)該是中性的，不能從顆粒中洗掉。它不應(yīng)浸入處理過的水中或引入對其有潛在危險的物質(zhì)。這次我們的研究的目的是驗證由于其物理性質(zhì)和制造永久活性炭顆粒的有效性。該研究涉及在造粒和干燥過程中根據(jù)操作條件使用的所有粘合劑。
活性炭顆粒制造和測試過程
用于進行研究的由硬煤地層生產(chǎn)活性炭的過程分為四個步驟，包括：制粒(使用合適的粘合劑)，干燥，碳化和活化。原料以900kg/h的量的顆粒形式引導(dǎo)至干燥過程。將干燥的顆粒以800 kg/h的量導(dǎo)入碳化過程。碳化后，將300 kg/h的顆粒送入活化過程?？紤]到整個生產(chǎn)線的能源效率：干燥過程吸收了大約丙烷/丁烷氣30立方米/小時，碳化過程是自熱的，活化過程最多消耗30立方米/小時的丙烷-丁烷氣。測試包括五次重復(fù)測試。用于測試的實驗臺充分利用了質(zhì)量控制部門的實驗室，包括：調(diào)節(jié)器，造粒機，馬弗爐，實驗室碳化和活化爐以及實驗室干燥器。實驗中使用的粘合劑：焦油，甜菜糖蜜，甘油水溶液，妥爾油。
各種粘合劑對活性炭造粒的作用
據(jù)觀察，使用糖蜜作為粘合劑的活性炭顆粒具有很高的反應(yīng)性，經(jīng)過熱處理過程(即碳化和活化)后，可以冷卻顆粒而沒有空氣進入，否則它們會發(fā)光并被焚燒。在干燥過程中，水分與輕質(zhì)烴一起蒸發(fā)會導(dǎo)致重量減輕。在通過進行了活性炭生產(chǎn)實驗，證明碳化過程中的重量損失是由于煤和粘結(jié)劑中揮發(fā)物的蒸發(fā)和氧化而產(chǎn)生的，這也確保了過程的能量自給自足。
經(jīng)過研究表明，使用糖蜜作為粘合劑，由活性炭衍生的幾種載體可以滿足所有質(zhì)量要求，而與測試的其他材料相比，這些載體的吸附性能非常高。這些還滿足D二次甘油水溶液測試的所有要求。在實驗室樣品中，妥爾油樣品和在D二次甘油水溶液試驗中獲得的樣品的反應(yīng)性Z低，這在生產(chǎn)條件下也需要最長的活化時間。所有活性炭的特征是在120分鐘內(nèi)相對于LU化苦的動態(tài)活性。用糖蜜粘合的活性炭比其他粘合劑擁有更長的時間。它們均具有相對于氯乙烯的動態(tài)活性的規(guī)范參數(shù)，而在按碘值(G/I)測試計算的制粒和吸附過程(制粒過程時間)中，其處于較低要求之內(nèi)。對于含糖蜜粘合的顆粒活性炭，觀察到的高G/I值為40.3分鐘。
活性炭用各種粘合劑制成顆粒的測試結(jié)果如下：
1、在制粒和干燥過程中，當(dāng)使用妥爾油并向焦糖槽中添加焦油時，會發(fā)生放氣和有害的工作條件。
2、就操作條件而言，有優(yōu)勢的是甘油水溶液作為粘合劑。
3、以糖蜜為粘合劑的活性炭顆粒具有很強的反應(yīng)性，在熱處理過程之后，不能接觸空氣需要密閉冷卻，否則它們會發(fā)光并被焚化。
4、活性炭的磨損率不超過1%，但妥爾油測試的磨損率僅為1.3%。
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