活性炭再活化对性能的影响-pg电子平台

　　活性炭因其大的比表面积而具有很好的吸附性能，这表明有大量的活性部位。活性炭被广泛用于化学，冶金和石油等多个行业。此外，活性炭具有在水处理既分配之前和从工业废水排放之前重要的应用，以及处理烟道废气。碳活化是一种减少许多工业过程(例如废水处理，食品工业和湿法冶金)中的废物和成本的策略。在这项工作中，研究了颗粒活性炭物理和化学活化的效果。废活性炭是从碳浆中的碳浸出过程中提取的，用于提取金。使用几种酸洗程序和热处理方法对比了化学活化和物理活化。评估了再活化工艺对机械性能和吸附的影响。

　　一些常用的再活化程序包括以下内容：酸洗，超临界流体处理，微波再活化，电化学过程和热再活化。先前的研究得出结论，为了获得更好的再活化度，将酸洗与废活性炭的热再活化相结合至关重要。因此，尽管酸洗液通过将它们溶解去除无机污染物，热活化消除由热分解有机废物。在先前的研究中已经研究了活化后活性炭的某些性质的变化。与废活性炭相比，经受活化过程中的水分和活性炭的灰分含量降低。为了在工艺中重复使用，重新活化的碳的灰分值应在2%至4%之间。再活化后，碘值和活性炭的比表面积显著增。

　　在碳浆吸附过程中，活性碳会由于钙盐在孔中的逐步沉积而失去其效率。在具有碳浆工艺的工业工厂中，首先去除废活性炭并进行筛分，以消除细碳。然后，是再活化的下一阶段，主要是化学活化或热活化。在这项研究中，选择了几种无机酸(hcl，hno 3，h 2 so 4)进行了测试，作为验证在工业规模上碳浆流程之后的化学再活化中当前扩展的经验结果的原始方法。在这项研究中要强调的另一个方面是交流电的硬度。实际上，在碳浆过程中，由于搅拌引起的磨损，尾部中损失了很小一部分活性炭。因此，作为我们研究中提出的活化过程的一部分，也有必要对废活性炭的硬度进行量化。这样，为了使再活化工艺在技术上可行，仅允许发生废活性炭硬度值降低。

　　酸洗(化学活化)

　　在这项研究中测试的第一个活化处理是化学活化。这种再活化包括在两种温度(18°c和50°c)下使用四种不同浓度(5%，10%，20%，30%)的三种无机酸(hcl，h 2 so 4和hno 3)进行酸洗。图1表示了分别在18°c和50°c酸洗后，这些酸的浓度对废活性炭碘值的影响。

　　图1：酸的浓度对活性炭碘值的影响，在(a)18°c和(b)50°c下进行酸洗化学活化。

　　热活化

　　基于两个参数分析热再活化过程的效率：再活化时间和再活化温度。为了说明再活化时间对碘值的影响，图2显示了预先用h 2 so 4(30%v/v和50°c)洗涤过的热再活化碳的碘值的变化。重新活化时间(0.5和1小时)。在这种情况下，当热活化(700°c)分别持续0.5小时和1小时碘值稍微有所增加。以相同的方式，在900℃的再活化温度下，再活化时间从0.5到1 h的增加，分别使碘值上升更快。在预先用其他两种酸(hcl 10%v/v和hno 3 20%v/v)在50°c下洗涤的热活性炭中，也观察到了再活化时间对碘值的相同增强作用。

　　图2：活化时间(0.5和1h)对用h 2 so 4(在50°c下30%v / v)洗涤的废活性炭的碘值(mg i 2/g活性炭)的影响在不同温度(650°c至950°c)下重新活化。

　　原始活性炭、废活性炭和再活化炭的性能比较

　　为了更好地解释由活性炭的吸附性能，将再活性炭的主要性能与原始活性炭的主要性能进行比较就变得很重要。根据物理特性(例如水分含量，挥发物含量，灰分含量和固定碳)比较了原始活性炭，废活性炭和再活化炭。通过比较碘值，亚甲基蓝指数和糖变色指数，获得了碳结构的其他信息。再活化炭的水分含量(0.54%)低于废活性炭的水分含量(0.81%)。水分含量的降低是热活化过程的结果。在重新活化的碳中，重新活化后的挥发物含量以及灰分含量均降低，分别达到6.10%和3.35%的值。在再活化炭的灰分含量是根据先前的活化的研究，这意味着，基于此参数，再活化的炭是适合于碳浆处理。由于灰分含量的减少，固定碳的含量在重新活化后从80%增加到89%。再生活性炭的碘值也有可能高于原始活性炭的碘数。活化的炭经过热活化过程，不仅除去了挥发性污染物，而且还产生了新的多孔性。对于所报告的三个活性炭，亚甲基蓝指数处于相同范围，这表明中孔数量保持不变。同样，三个报告活性炭的糖变色指数都在相同范围内，这表明在重新活化过程中，宏观多孔结构保持不变。

　　sem还分析了原始活性炭、废活性炭和再活化炭的某些结构特征。在图3中，显示了在再活化过程之前和之后，多孔结构或多或少保持不变。在图3所示的三个图像中可以看到大约1 µm的孔和不同尺寸的大孔。在图3a中，展示了原始活性炭的图像。在图3b中，对废活性炭的图像进行了修改，以便更好地说明活性炭表面上的盐沉积(颜色较浅)。最后，图3c显示了再活化处理后的活性炭表面，显示了对先前堵塞废活性炭表面的盐沉积的良好去除。

　　图3：(a)原始活性炭(b)废活性炭和(c)重新活化的炭的扫描电子显微镜(sem)图像。

　　总而言之，再活化过程后的废活性炭特性与原始活性炭相似，这使再活化的炭成为碳浆过程的合适候选者。通过再活化过程，有可能消除碳表面上的沉积物，而不会导致吸附性能或机械性能的重大损失。

　　通过用hno 3在20%v/v和50°c的酸进行30分钟的酸洗，然后在850°c的1h内进行热活化，可以达到合适活化废活性炭的实验条件。这种再活化过程对活性炭的机械性能没有太大影响，因为与原始活性炭相比，再活化炭的硬度保持在98%。此外，本研究中产生的再生活性炭具有良好的大孔，中孔和微孔率。实际上，碘值，亚甲基蓝指数和糖变色指数与原始活性炭的数据相差不大。因此，通过本研究提出的再活化程序获得的再活化炭可以用于碳浆吸附工艺。

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