煤基活性炭制備工藝研究
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摘 要：本文主要研究分析煤基活性炭的制備工藝，對其活化原理進行詳細描述。為今后煤基活性炭的發展走向提供進一步的研究思路。
關鍵詞：煤基活性炭；炭化；活化
活性炭，又稱為多孔碳。其間隙較大，且是一種人工碳材料堆積而成的。作為碳的一種，活性炭擁有穩定的物理和化學性質，能夠承受高溫、高壓并抗酸堿度?；钚蕴坎粫谒⒂袡C溶劑中消解。是一種環保的，經濟類的材料?；钚蕴康闹苽漕惒牧蠎妹姹容^廣泛，就原料來說，活性炭的制備原料分類有木制以及煤質類原料。此外，果殼、秸稈以及紙漿等都可以作為木制原料。而無煙煤、瀝青等則是煤質類原料的絕佳選擇。
1 煤基活性炭的制備工藝研究過程
1.1 炭化
在煤基類活性炭的制備過程中，只有讓煤分子結構中的含氧官能團斷裂，同時令自由基芳環進行分解聚合，才能讓碳的含量大幅度提升，讓煤基活性炭的生產流程能夠順利實施。工藝師需要在活化過程中，仔細研習孔隙碳結構?？偟膩碚f，炭化煤基活性炭的工藝，需要堅決杜絕空氣的進入，化學品也不能參與其中，氫、氧等大部分的非碳元素需要不斷被分解，此后才能順利進行炭化。在炭化的過程中的第一步驟，就是分解，通過氣態的方式；其次是自由的碳元素需要進行結合，進而由無序變為有序；第三，通過無序的碳進行填充，才能形成孔隙發達，具有成熟結構的活性炭。
1.2 活化
活性炭的主要成分是碳，此外還有少量灰分，是一種類石墨螺層型微晶結構。賦予炭顆?；钚?，使炭形成多孔的微晶結構，具有發達的表面積的過程稱為活化過程?；罨^程分為化學活化法以及物理活化法兩類。在化學活化法中，要將化學藥劑和含碳物質相互結合。此類方法制得的活性炭，次微孔發達，多用于液相吸附。而在物理活化法則是一種氣體活化方法，有三個要素需要參與其中，即水蒸氣、二氧化碳以及氧氣。此類活化法制得的活性炭，微孔發達，對氣相物質有很好的吸附力，當然也可通過控制炭的活化程度而用于液相吸附。
2 影響煤基活性炭制備工藝的因素
2.1 原料煤性質
原料煤的性質，在煤基活性炭的生產過程中十分重要，其性質對活性炭的質量影響尤為突出。在不同種類的碳中，氫、氧等含量都不同，此外，煤的化學結構差異也很大，炭化后的半焦特性也不盡相同。通過工藝者的深入研究，原煤的種類中，來自大同的煤類是效果最好的。
2.2 炭化溫度
炭化溫度作用明顯，尤其對于炭化過程中的半焦性質來說。一旦溫度飆升，微孔的容積也會逐漸下調，碳的硬度逐步增加。換句話說，碳的孔隙結構與性質，是讓碳的炭化溫度發生變化的關鍵所在。研究者發現，炭化過程中，600℃是一個理想溫度。在炭化過程中，要注意脫氧，讓孔隙的碳結構能夠發生明顯變化。
2.3 活化溫度
調查者研究發現，800-900℃是水蒸氣活化溫度的理想溫度，900-950℃則是煙道氣活化溫度的理想溫度。而600 ℃則是空氣的理想活化溫度。要想讓碳骨架發生反應的最佳溫度達標，就需要利用好活化劑與在炭化過程中的最佳手段，及在使用催化劑的過程中，利用最佳分解溫度進行拆分。
2.4 活化時間
在煤基活性炭的研發過程中，活化時間的長與短十分關鍵。活化過程中，活化時間越長，活性炭的碘吸附值會呈現一定的規律，即先是增大，隨后變小。在一個小時之內，活化值就會達到最大。然而，活化的時間不能任其隨意增長，一旦時間過長，就會讓活化劑和孔隙邊緣的碳原子出現變化，而石墨微晶的結構和性質也會逐漸發生變化。這就會讓活性炭的表面變得千瘡百孔，出現腐蝕情況，少之會造成活性炭的吸附能力不強，重則會造成活性炭質量欠佳。
2.5 煤中礦物質
看煤基活性炭是否優質，灰分的容量指標是關鍵?；曳?，顧名思義，就是煤炭中礦物質、有機成分，經過高溫加熱后，產生的物質成分。研究表明，活性炭的性能不是很穩定，尤其是在灰分起作用后。為此，要盡可能抑制活性炭中灰質的含量，讓活性炭的性能效果達到最佳。在煤炭中，無機成分參與其中，讓活性炭的著火點、活性炭的灼燒的熔點不再提升，這樣灰分以及活性炭就開始互不影響，讓活性炭中的灰分含量能夠不再提升，這樣活性炭的質量就能夠大大優化。
3 活性炭制備工藝應用與發展趨勢
在我國，煤基活性炭的技術幾經周折，共分為三個發展時期。即單種煤生產活性炭、配煤生產活性炭以及催化活化生產活性炭。無論是石化還是食品、電力等生產領域，煤都是必不可少的物質。尤其是在城市化普及的今天，活性炭可以成功吸附城市污水中的雜質，去除工廠、工地中的污染物，讓城市水源凈化。如今，活性炭的脫硫技術已經得到普及，我國工業領域能夠將原料煤處理得當，并逐漸研發出煤的深度脫灰技術，活性炭的相關研究已經越來越得到深化，且應用領域的研究路子也越來越廣。
4 結束語
在制備煤基活性炭的過程中，我們的首要任務就是深入研究深度脫灰技術，尤其是軍事、食品等領域，此外，煤基活性炭對無機質的數量與種類有更嚴格的要求，這些礦物質會造成產品的質量惡化。研究者正在想辦法讓灰分去除，讓木質活性炭能夠得到替代，這對煤基活性炭制備工藝的進一步研究具有跨時代的意義。
參考文獻：
[1]王飛軍，張云紅，朱燕云，等.添加劑作用下用粘結性煙煤制活性炭[J].煤炭轉化，2001，24（1）：89-92.
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