粉狀活性炭的質(zhì)量與性能,粉狀活性炭的吸附作用粉狀活性炭的質(zhì)量與性能
粉狀活性炭的質(zhì)量有多項(xiàng)物理與化學(xué)的指標(biāo),主要的如:水分、灰分、酸溶物、各種金屬和酸根的含量,以及它的吸附性能等。對(duì)于不同用途的活性炭,時(shí)常用不同的物質(zhì)和方法來(lái)檢驗(yàn)它的吸附性能,如亞甲基藍(lán)吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值等。其中亞甲基藍(lán)吸附值是最常用的。亞甲基藍(lán)是一種深藍(lán)色染料,對(duì)它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物質(zhì)的能力;具有大量微孔的活性炭,此值較高。焦糖吸附值(或稱(chēng)焦糖脫色率、或糖蜜吸附率)是反映活性炭對(duì)具有較高分子量的有色物質(zhì)的吸附性能,性能良好的活性炭,此值達(dá)到100~110。
國(guó)內(nèi)外制造的活性炭,都有一類(lèi)稱(chēng)為“糖用活性炭”的產(chǎn)品,它可用于糖廠,也可以用在其他類(lèi)似的行業(yè),如葡萄糖溶液及味精溶液的精制脫色等。它的主要特點(diǎn)是具有較多的中孔,因而適于處理含有較多大分子有機(jī)物的溶液。這種活性炭的焦糖吸附值比較高。
我國(guó)“糖液脫色用活性炭”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,活性炭產(chǎn)品分為優(yōu)級(jí)品、一級(jí)品和二級(jí)品三種。其水分都低于10%;焦糖脫色率分別高于100、90和80,灰分分別低于3%、4%和5%(用磷酸法生產(chǎn)的活性炭可在7%~9%,不分等級(jí)),酸溶物分別低于1%、1.5%和2%,還有鐵含量和氯含量的規(guī)定。它們的pH值都在3~5之間。
活性炭具有芳香環(huán)式的結(jié)構(gòu),善于吸附芳香族有機(jī)物(糖汁中的有色物大部分屬于這類(lèi)),并善于吸附含有三個(gè)碳原子以上的其他有機(jī)物。它對(duì)不帶電物質(zhì)的吸附力較強(qiáng),而對(duì)帶電物質(zhì)(如陰離子)的吸附較弱。對(duì)后者的吸附與溶液pH值有關(guān):在酸性溶液中吸附較強(qiáng),堿性溶液中較弱。因?yàn)槿跛嵝晕镔|(zhì)在低pH下帶電較少以至不帶電,較易被吸附;高pH下電荷較強(qiáng),不利于吸附。為避免蔗糖轉(zhuǎn)化,糖液用活性炭處理一般在中性下進(jìn)行。活性炭對(duì)無(wú)機(jī)離子的吸附作用很弱,但用磷酸作活化劑的活性炭,及經(jīng)過(guò)適當(dāng)羧基化處理的活性炭,也能吸附少量的金屬離子。
粉狀活性炭的吸附作用和溫度有關(guān)。對(duì)于多數(shù)的物理吸附作用,在低溫下能夠達(dá)到較大的吸附量,但吸附的速度較慢。在糖廠使用的多數(shù)情況下,活性炭和糖液接觸的時(shí)間不長(zhǎng),故要求吸附進(jìn)行得較快,就常用較高的溫度,例如70~85℃。在這個(gè)溫度下,一般經(jīng)過(guò)15~30分鐘(主要決定于糖液濃度),活性炭的吸附作用就接近其最大值。
粉狀活性炭通常在液相應(yīng)用,加入液體后經(jīng)攪拌混合、過(guò)濾或沉降,而得所要的液體。以粉狀活性炭處理的優(yōu)點(diǎn)是:適用于間歇工藝;易控制加入量;可利用現(xiàn)成過(guò)濾設(shè)備;價(jià)格較低。
現(xiàn)在很多家庭都使用有粉狀活性炭過(guò)濾的飲水機(jī)或是桶裝礦泉水。但是,除了這些直接飲用水,您做飯、刷牙、洗菜、洗碗時(shí)是不是接上自來(lái)水就用呢?為保證飲水安全,家庭間接飲水的問(wèn)題同樣要注意。
粉狀活性炭的發(fā)展方向:
1、生產(chǎn)原料:
例如用稻殼制備活性炭,用廢棄植物制取可燃?xì)?、炭和焦油,用工業(yè)水解渣制備活性炭,我校化學(xué)系也曾就本地資源――麥桿、玉米秸代替木材制備活性炭進(jìn)行了大量的研究工作,其課題已于1999年獲省級(jí)鑒定成果。除此之外也有用甘蔗渣,有機(jī)工業(yè)廢料等為原料制備活性炭的報(bào)道。
2、 生產(chǎn)工藝:
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),物理法活性炭工藝將逐漸被人們所重視,為改善物理法活性炭的吸附性能,各生產(chǎn)單位進(jìn)行過(guò)不少?lài)L試,例如將一次高溫水蒸氣活化工藝改為兩次,可顯著提高產(chǎn)品的脫色力。
3、 生產(chǎn)設(shè)備:
活化爐是活性炭生產(chǎn)的最主要關(guān)鍵設(shè)備。用回轉(zhuǎn)爐雖操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度小、物料活化均勻,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,但因煙道氣溫度高,氣相中有部分氯化鋅帶入而增大消耗,若用平板爐,雖效率低,偶有炭化活化不均等缺點(diǎn),但操作靈活性大,污染易解決。如何對(duì)兩者進(jìn)行權(quán)衡,有關(guān)專(zhuān)家正對(duì)此進(jìn)行探索,相信不久的將來(lái)會(huì)有污染小、機(jī)械化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的高效活化爐問(wèn)世。
隨著食品、醫(yī)藥、輕工、環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展,粉狀活性炭作為一種吸附脫色劑,其用量迅速增加。建國(guó)初期我國(guó)活性炭的年產(chǎn)量?jī)H為30多噸,至1996年,全國(guó)生產(chǎn)廠家有二百多個(gè),年產(chǎn)量達(dá)13萬(wàn)噸。
根據(jù)活性炭的用途不同可將其制成粉狀和粒狀,粒狀活性炭又分定型炭(例:柱狀、球狀等)和非定型;根據(jù)生產(chǎn)中所用活化劑的不同又可將其分為物理法活性炭和化學(xué)法活性炭:根據(jù)生產(chǎn)原料不同亦可分為木質(zhì)炭和煤質(zhì)炭,因木質(zhì)原料孔隙度大,內(nèi)部細(xì)胞組織有許多天然孔隙(木炭的比表面積為使活化劑易進(jìn)入,且接觸反應(yīng)面大易活經(jīng),而煤則不同(煤制焦炭的比表面積僅為故與活化劑的反應(yīng)面比木炭小的多??傊?,以化學(xué)法木質(zhì)粉狀活性炭的脫色性能最佳,它在水解、發(fā)酵、有機(jī)合成、制糖、制藥、凈水和環(huán)保等領(lǐng)域,用于除去發(fā)色體、膠質(zhì),吸附異味,防止液體渾濁,除去泡沫,提高蒸發(fā)結(jié)晶速度。
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