實驗室活性炭制備受原料特性、活化劑選擇與配比、活化溫度與時間、預處理與后處理工藝等因素影響,具體如下:
1.原料特性
種類與化學組成:不同原料(如木材、煤、果殼等)的纖維素、木質素含量及灰分、揮發分比例不同,直接影響炭化產物的孔隙結構。例如,富含纖維素的原料更易被活化劑滲透,形成發達孔隙。
粒度與含水率:原料粒度適中可保證活化劑均勻分布,避免局部反應過度或不足;含水率過高會稀釋活化劑溶液,降低活化效率。
活化劑類型:常用活化劑包括氯化鋅、磷酸、氫氧化鉀等。氯化鋅法通過侵蝕溶解纖維素、促進脫氫脫氧反應形成孔隙;磷酸法活化溫度較低,但產品灰分較高;氫氧化鉀法需高溫且堿炭比嚴格。
配比(鋅屑比等):活化劑與原料的配比(如鋅屑比)是關鍵參數。鋅屑比增大通常增加孔隙容積和比表面積,但過高可能導致孔結構坍塌或灰分增加。
3.活化溫度與時間
溫度:溫度過低會導致活化不全,孔隙發育不足;溫度過高易引發微孔燒蝕或炭骨架斷裂。
時間:溫度升高時需縮短活化時間以避免過度活化或炭損失。例如,在較高溫度下,活化時間過長可能導致孔隙結構破壞,降低吸附性能。
4.實驗室活性炭制備預處理與后處理工藝
預處理:原料需經破碎、篩選等預處理以去除雜質,提高活化效率。例如,無煙煤需粉碎至20-40目后與活化劑混合浸漬。
后處理:活化后需通過洗滌、干燥等步驟去除殘留活化劑和雜質。例如,氯化鋅法需用熱水反復洗滌至濾液呈中性,以避免灰分增加;氫氧化鉀法則需酸洗、熱水洗、蒸餾水洗等多步洗滌。
