物理法生產(chǎn)活性炭過程中應注意的問題
前文已提到根據(jù)杜比寧的觀點，當氣化損失率小于50%的時候?qū)⒌玫揭晕⒖诪橹鞯幕钚蕴?氣化損失率大于75%時則得到以大孔為主的活性炭;氣化損失率介于二者之間時則得到的活性炭兼具微孔和大孔結構。一般氣體活化法得率為20%~30%，因此原料總利用率只有10%左右，其余部分已隨活化反應尾氣逸出。因此在產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡可能提高原料利用率是獲得大經(jīng)濟效益的關鍵。有研究表明在原料炭化還有活化過程中加入一些化學試劑均可提高反應得率，例如，木材炭化過程中加入一定量的磷酸可以使得率由39%提升至45%，纖維素炭化過程中加入一定量的磷酸鹽亦可大幅提高炭化得率。
此外在氣體活化法中，所產(chǎn)生的尾氣中含有CO、Hz等高熱值氣體，并且尾氣溫度也很高。充分利用尾氣的熱量和其中的可燃氣體也是降低成本、實現(xiàn)節(jié)能減排、增加經(jīng)濟效益的有效途徑。

流化床活化法流化床是將體原料置于以較高速度流動的氣體中，使固體顆粒懸浮于流體中，類似于流體狀態(tài)的操作裝置。由于在其內(nèi)固體顆粒狀如沸騰液體，因此也稱為沸騰床。因為固體流態(tài)化之后氣固之間可充分接觸，因此十分利于活化反應的充分進行，也能有效地縮短活化時間，所得到的產(chǎn)品質(zhì)量也較好。在活性炭生產(chǎn)中，流化介質(zhì)為水蒸氣或煙道氣，原料一般是木屑炭化料、果殼炭、煤等。由于需要能夠被一定流速的氣流吹起，因此原料粒徑通常要求小于3mm。按照床的結構可分為單層床式、多層床式和多管床式，其中單床式和多管式應用相對較為廣泛，其結構分別如圖3-13和圖3-14所示，
流化床的基礎理論與實際應用都有廣泛的研究。例如有研究表明流化床良

多段爐，多段爐又稱為多膛爐，因其內(nèi)部有耙齒用于動層，我在活性炭行業(yè)內(nèi)又稱其為耙式爐。這是歐美、日本等地的主流活化爐模式。于1950年開始應用于活性炭的生產(chǎn)，設備幾乎都是由美國Nichols公司說計生產(chǎn)的。通常這是一種外熱式的移動床反應裝置，外壁為鋼制圓簡形。內(nèi)壁由耐火磚砌成，中央為由耐火磚砌成的數(shù)段爐床(多為4~12段)。#中心有可旋轉(zhuǎn)的耐高溫鋼軸，在軸兩側(cè)有耙臂，臂下有若干耙齒起到攪排作用。通常層床板上耙齒使物料往中心移動，從中心部的開口落人票二層床板，而第二層的耙齒方向與層相反，因此物料將被推向外招落入第三層床板上，依此類推直至底層爐板，由卸料裝置卸出從而得到終產(chǎn)品,
多段爐是目前的活化設備，活化溫度、活化時間、氣體通入等參數(shù)可以較為方便地控制，燃料單耗成本相對較低，運行成本低

物理法的基本工藝過程
物理法制造活性炭的基本工藝流程是粉狀活性發(fā)生產(chǎn)流程，圖3-2(b)是無定形活性炭和成型活性炭生產(chǎn)流程(。
由此可看出，物理法活性炭生產(chǎn)工藝大致包括以下主要工段，原料處理工段、活化工段、后處理工段和成品工段。
二、物理法工藝過程及相應生產(chǎn)裝置
1.原料預處理工段
由于制備活性炭的原料種類很多，有木質(zhì)原料、煤質(zhì)原料、人造材料和工業(yè)廢料等，不同原料有不同的物理化學性質(zhì)，包括不同的粒徑、粒徑分布和灰分、揮發(fā)分含量等，因此針對不同原料也需要進行不同的預處理。
預處理的目的有三個，是可以使得原料的外觀和粒度較適合炭化、活化設備，并滿足使用者對產(chǎn)品的要求;第二是可以除去大部分對活化反應和產(chǎn)品性能不利的雜質(zhì);第三是可以盡可能減小原料發(fā)生石墨化的趨勢，從而有利于得到吸附性能優(yōu)良的活性炭產(chǎn)品。
為得到合適粒度的原料并除去雜質(zhì)，可采用破碎、篩分、揚析和除鐵等工藝過程，并根據(jù)不同原料的特性選用相應的礦石、糧食或者飼料加工設備。以爆作為原料時宜選擇特定煤層的原煤或經(jīng)過洗煤處理的煤。特別需要指出的是

為提高產(chǎn)品得率、降低生產(chǎn)過程中的能源消耗并同時產(chǎn)品質(zhì)量，中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所活性炭研究室開發(fā)出了原料熱解自活化的新工藝，該工藝的基本原理是在密閉反應容器中，原料在高溫下熱解產(chǎn)生出大量氣體、這些氣體即可作為活化反應的氣體、同時由于體系的壓力增高，椰殼觸織細胞內(nèi)的氣體強制逸出時、會對椰殼組織結構產(chǎn)生一定沖擊，這種沖擊作用可以改善椰殼組織結構，從而促進高溫自活化時活性炭微孔的形成與發(fā)展。
該工藝與傳統(tǒng)工藝制備的活性炭性能比較如表3-1所示。
表31新工藝與通常的活化工藝比較
新鼎方法 工藝過程 活化時間h 能耗 活化劑消耗 氣、液相污染
化工藝 熱馨自話 活性炭 椰夾一熱解一 工藝簡便 4 低 無活化劑 無氣、液污染
物理法工藝活化一活性炭椰殼一炭化一工藝復雜8消耗大量水蒸氣、煙道氣等氣體活化劑粉塵污染
曝殼一炭化一 消耗數(shù)信的
化學法工藝粉種一與活化劑混合一活化一工藝復雜6低鋅、氫氧化鉀磷酸、氯化氣、液橙污染大
洗滌一活性炭
劉雪梅等以椰殼為原料、采用熱解活化法于900℃下密閉處理4h后制備了活性炭，實驗結果表明所制的活性炭比表面積為994m2/g，微孔容積為
0.43cm’/g、微孔率達到85%、平均孔徑為2nm，該活性炭碘吸附值為1295mg/g、亞甲基藍吸附值為135mg/g、亦說明其孔徑分布以微孔為主之后劉雪梅等又進一步延長活化時間至8h、雖然得率降為9.4%，但活性炭比表面積達到1723m/g、微孔容積為0.68cm/g、碘吸附值與亞甲基藍吸附值分別達到了1628mg/g和375mg/g、均優(yōu)于市售凈水用活性炭，作者認為反應機理是在密閉空間中、物料發(fā)生熱解反應生成大量的CO、H.O.H、
活性炭制備技術
燒結封團、導致活性炭的各種性能開始下降、活化時間選擇在1b較好。 Ahoed 等通過氯化鋅活化棗核制備了活性炭、結果表明、當活化時間由6h增加至3.5h時，得豐由43%降低至29%，在初的1.25h內(nèi)降低得快、并在此時達到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h內(nèi)是有利于中孔增加的、隨著活化時間的增加、中孔開始塌陷變?yōu)榇罂祝?br /> 活性炭的應用領域十分廣泛、在應用過程中發(fā)揮作用的主要是孔結構和表而官能團、所以根據(jù)市場的需求有很多科研人員開始關注組合活化法，包括物理化學法、化學 化學法、微波-化學法等。
一、物理-化學活化法
物理化學活化法是結合物理法(CO:、水蒸氣法等)與化學法(磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀法等)制備活性炭的一種方法、此類活性炭具有特孔結構和表面官能團。Dolas等?)采用開心果殼與氯化鋅前期浸清后，通過后續(xù)的高溫CO=活化法制備了BET比表面積為3256m2/g、孔容積為1.36cm'/g的活性炭，而采用氯化鈉溶液浸清的開心果殼采用高溫CO:活化制備了 BET比表面積為3895m/g、孔容積為1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕櫚殼為原料，先采用少量氯化鋅或磷酸法活化制備具備初期窄微孔的活性炭、然后采用高溫CO:活化制備了甲烷吸附用活性炭，此方法可以使得活性炭的孔結構均勻化分布、有利于甲烷的存儲。
二、化學-化學活化法
化學-化學法是指結合兩種不同的化學活化劑進行活化制備活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木為原料，先使用磷酸或氯化鋅活化制備早期活性炭、然后采用氫氧化鉀法進行二次化學活化、制備了具有較高微孔含量(98%)的 CO;存儲用活性炭。
三、微波-化學活化法
微波-化學法是指以微波加熱的方式來提供化學法(磷酸、氧化鋅、氯氧化鉀等)活化所需熱量來制備活性炭的方法，微波加熱相比傳統(tǒng)加熱方式的優(yōu)點是可以大幅度縮短活化時間，可以控制在10min左右，Lu等“)以竹子為原料，采用微波加熱磷酸活化法制備了比表面積為1432m/g、孔容積為
0.696cm'/g的活性炭產(chǎn)品、得率可達47.8%，Hesas等通過微波氧化鋅