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利用竹材加工剩余物生产活性炭的研究
作者:管理员    发布于:2016-11-02 09:15:50    文字:【】【】【

  却受到一定的限制。竹制品生产中约6(的废弃物得不到利用,以竹材加工剩余物为原料,通过化学、物理方法生产活性炭,经过反复试验研究,结果表明:以蒸汽法生产活性炭,活化温度以900°C,炭水比1:2,活化时间可根据对产品的性能要求而定竹材加工剩余物;蒸汽法;活性炭报道。我们首活性炭在环保、国防、化工、食品、医药、水处理等领域中的应用日益广泛,然而由于制备活性炭主要以煤木材和果壳为原料,其原料与性能受到局限,已不能满足日益增长的不同领域对活性炭的需求以煤为原料生产的活性炭,性能不及以木材、竹材为原料生产的活性炭,但若大量砍伐木材必将造成生态环境的破坏;而果壳的收集较为困难且量亦有限,以原竹为原料生产活性炭的成本较高,因此开发制备活性炭的替代原料十分重要。

  竹类资源具有生长快,且一次栽培管理得当,便可永续经营利甩我国是世界上竹类资源丰富的国家,其竹种、面积、蓄积量及加工利用均为世界之冠据2001年统计,我国竹材加工利用100万元以上的企业有2 300家,100万元以下的小企业和作坊近万家,目前竹材利用率仅为40,有约60剩余物大多被废弃,造成资源浪费、环境污染而被废弃的加工剩余物能否作为制备活性炭的优质原料,关键取决于竹质剩余物制备活性炭的工艺、技术问题目前,以竹材加工剩余物为原料制备活性余物为原料,采用化学法制备活性炭,生产出的产品尚可然而化学法的大缺欠是在高温下的挥发性极强,在生产过程中损耗大,使得成本升高,并造成极为严重的环境污染因此,我们研究了以蒸汽法代替化学法进行活化,消除了化学法的缺陷,得到了较满意的结果。

  1材料与方法1原料竹制品加工企业的竹材加工剩余物1.2主要仪器设备活化炉、热电偶电位差计、表面量仪、真空干燥与真空泵组成的比孔容器测定装置等。

  1.3制备活性炭的工艺流程原料―筛选―炭化―活化―破碎―酸洗―水洗(水处理后循环使用k干燥―分级过筛―不定型颗粒活性炭经粉碎后成为粒状活性炭卜检验+包装1.4活性炭性能的测定亚甲基蓝脱色pH灼烧残量等指标的测定采用国家标准所规定方法检测。

  2结果与分析1活化温度对产率及脱色力的影响参照以木材为原料制备活性炭的物理方法,首先选定原料炭与水蒸气消耗量之比(即炭水质量比,以下简称炭水比)为1:2,活化时间为10min,考察了不同活化温度下活性炭的产率及脱色力,结果如所示由此可见,产品脱色力随活化温度的升高而增加,但产率却随温度的升高而下降,尤其是当温度超过900°C后,脱色力增加幅度不大,而产率却明显减少。

  若综合考虑产率和脱色力,我们发现活化温度为900°C时,产率与亚甲基蓝体积之乘积大2.2炭水比对产率及脱色力的影响不同炭水比对活性炭产率及脱色力的影响:随着炭水比的增加,脱色力呈先急后缓升高趋势,产率总的呈下降趋势,炭水在不同的炭水比下的产率及脱色力后,产率出现两次明显的跃变,均减少一半以上炭水比的影响与活性炭的生成机理有关活性炭是由炭中的部分炭原子与水蒸气反应生成一氧化碳而逸出,造成炭中出现大量微孔而成的。如果水蒸气量太少,即炭水比高,反应就不充分,所形成的微孔数目就少,所得活性炭脱色力差反之,如果炭水比太低,炭表面的炭原子逸出过多,产率降低,脱色力却增加缓慢因此,选用合适的炭水比是很重要的,经过反复试验,我们认为炭水比为1:2较妊2.3活化时间对产率及脱色力的影响以炭水比为1:2,活化温度为900°C,研究了不同的活化时间对产率及脱色力的影响,结果见表1活化时间越长,产率越低,脱色力越高,但活化时间超过10min以后,对亚甲基蓝的脱色力没有大的改变,而对B焦糖的脱色力仍大幅度增加当活化时间达到15min,生产的活性炭对B焦糖的脱色力达到大值因此,可根据用途的不同选用不同的活化时间,来化料加水进焖烧炉活化ad炉内温度升到9恤表1不同活化时间下的产率及脱色力产率亚甲基蓝脱色(mL)B焦糖脱色力(e 4活化时间对产品表面性质与吸附性能的影响从前面分析可知,活化时间与产率的关系和炭水比、活化温度与产率的关系不同,随着活化时间的延长,产率的下降比较缓慢,说明活化时间对产率的影响没有活化温度和炭水比明显,而时间是容易控制的条件。为此,我们测定了不同活化时间下制备的活性炭的表面性质和吸附性能(数据略)随着活化时间的延长,产品的吸附性能逐渐增强,活性炭对亚甲基蓝的吸附在12min左右达到大,对大分子一B焦糖的吸附15min达到大;随着活化时间的延长,活性炭的比表面积和比孔容积均随之增加,但在12min后,活性炭的比表面积基本达到大值,而15min后比孔容积才基本保持不变。由此可以判断,竹质活性炭对小分子的吸附能力与其比表面积相关,而对大分子的吸附力却与比孔容积的大小密切相关这可能是因为随着活化时间的延长,活性炭的微孔(20A以下)和过渡孔(20~ 1000A)的数目相应增加;当活化时间达到12min后,微孔的生成速度与破坏速度基本相等微孔数目不在增加,活性炭对小分子的吸附量也不在改变;12min后过渡孔数目仍在增加,故活性炭对大分子的吸附能力继续升高;当活化时间达到15min以上,活性炭微孔和过渡孔数目都基本不变,因此活性炭对大分子的吸附能力达到大值2.5中试及批量生产以通过小试确定的工艺参数,进行了规模扩大的中试将竹质剩余物进行炭化,然后把炭开始计时,活化12 1518h分别进行检测,结果亚甲基蓝脱色力分别是10mL12mL14mL灰份(灼烧残量)在10以上,这在活性炭质量指标中是不合格产品。针对灰份偏高的问题,我们进一步调整试验,结果达到在其它指标均合格的情况下,灰份降到,产品质量符合要求按调整后的中试工艺进行了批量生产。

  在批量生产中又遇到了原料消耗偏高的问题,生产1t活性炭需竹屑25t左右。为此,用我们发明生产的专用炭化炉和移动式多功能活化转炉配合使用,这样5~6t剩余物可得到1t炭化料,3.2t炭化料生产1t活性炭,从而生产1t活性炭可节约约三分之一的原料经漂洗后进炭化炉干燥,其亚甲基蓝脱色力又增加女4mL,灰份降到5以下经过我们的反复试验,由竹制品生产企业的竹材加工剩余物为原料生产竹质活性炭,已获成功。

  3结论活化温度、炭水比对产率的影响较大,而活化时间对产率的影响相对较小。以活化温度为90C、炭水比为1:2生产竹质活性炭较为经济可以通过调节活化时间来生产不同性能的活性炭2的条件下,活化时间对比表面积的影响与对亚甲基蓝吸附能力的影响相似,活化时间对比孔容积的影响与对B焦糖吸附能力的影响相似,线性相关性有待进一步研究确定用水蒸气法生产的竹质活性炭脱色效果好,过滤速度快,中孔发达且该方法能充分利用竹制品生产厂家所产生的剩余物,生产中又不添加任何化学试剂,减少了对环境的污染竹材加工剩余物生产竹质活性炭工厂化生产切实可行,工艺技术成熟,(几种活化炉都进行过试验)可以进行全面推广和技术转让

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