)磷酸活化法磷酸法制備活性炭的過程中,磷酸與木質(zhì)纖維原料的作用機理可分為以下幾個方面:潤脹作用、加速活化作用、脫水作用、氧化作用和芳香縮合作用。[2]磷酸活化法的基本工藝包括木屑篩選、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸漬)、炭化、活化、回收、漂洗(包括酸處理和水洗)、離心脫水、干燥與磨粉等工序,如生產(chǎn)顆?;钚蕴窟€需增加捏合工藝。另外,附設(shè)的廢氣凈化系統(tǒng),回收煙氣中的磷酸和炭粉,減少對環(huán)境的污染。磷酸活化法的生產(chǎn)工藝中,要注意在炭化段控制度,讓磷酸充分滲透入木屑,再與活化段協(xié)同控制,可以明顯提高活性炭吸附能力,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,同時適當(dāng)降低活化溫度對降低產(chǎn)品灰分有利。炭活化尾氣采用多段液相回收可以增加磷酸和細(xì)炭粉的回收,采用高壓靜電方式也有利于尾氣中焦油的去除。[2]
ZnCl2在活化過程中使木質(zhì)纖維原料發(fā)生脫氫反應(yīng)并進一步芳構(gòu)化,從而形成初步孔結(jié)構(gòu),水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結(jié)構(gòu)。此外還有學(xué)者認(rèn)為氯化鋅在炭化時形成新生炭沉積的骨架,當(dāng)其被洗去之后,炭的表面便暴露出來,構(gòu)成了具有吸附力的活性炭內(nèi)表面。[2]氯化鋅活化工藝流程與磷酸活化法工藝基本相似。氯化鋅法活性炭由于其孔徑分布相對集中、吸附力強等特點,一直受到國內(nèi)外市場的青睞,需求量逐年增加。[2]
KOH活化法是20世紀(jì)70年代興起的一種制備高比表面積活性炭的活化工藝,其活化過程是將原料炭與數(shù)倍炭質(zhì)量的KOH或NaOH混合,在不超過500℃下脫水后于800℃左右煅燒若干時間,冷卻后將產(chǎn)品洗滌至中性即可得到活性炭。反應(yīng)機理是活化過程中被消耗的炭主要生成了碳酸鉀,同時在800℃左右,被炭還原的金屬鉀(沸點762℃)析出,金屬鉀的蒸氣不斷進入碳原子所構(gòu)成的層與層之間進行活化,這兩個反應(yīng)使產(chǎn)物具有很大的比表面積。[2]KOH法活性炭主要應(yīng)用在超級電容器領(lǐng)域。以椰殼為主要原料所制得的活性炭比表面積可接近3000m2/g,比電容可超過200F/g,同時還可表現(xiàn)出非常優(yōu)良的儲氫和儲甲烷能力,在77K和100kPa的情況下,儲氫量可達到2.94%,壓力提高至1MPa,儲氫量可達4.82%。[2]