活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上,由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,活化时会产生碳组织缺陷,因此它是一种多孔性含碳物质,具有很强的吸附能力。它不仅可以作为吸附剂,还可以作为脱色剂和催化剂载体,使它在化学工业、国防工业、环境保护、食品工业等方面得到了广泛的应用。
由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭的种类很多,到目前为止尚无精确的统计,大约有上千个品种。
按原料来源分:1. 木质活性炭 2. 兽骨活性炭 3. 矿物质原料活性炭
按制造方法分:1. 化学法活性炭(化学炭) 2. 物理法活性炭(物理炭)
按外观形状分:1. 粉状活性炭 2. 颗粒活性炭 3. 不定型颗料活性炭
按孔径大小分:(孔径500A) (孔径20 A ~500A)
所谓炭化就是把有机原料在隔绝空气的条件下加热以减少非碳成分,制出适合于后一步活化反应的碳质材料。炭化通常都在1000℃以下进行,有下面3个阶段。
①在400 ℃以下,发生脱水,脱酸等一次分解反应,但炭中还残存—O—结合
②在400-700 ℃ ,—O— 结合被破环,氧以H2O,CO,CO2等形式析出而芳核间的结合开始形成。
炭化温度直接影响炭化产物的孔隙结构和强度。温度过低炭化产物无法形成足够的机械强度,温度过高则会促使炭化产物中的石墨微晶有序变化,减少微晶之间的空隙,影响活化造孔过程。
所谓活化就是赋予炭颗粒活性,使炭形成多孔的微晶结构,具有发达的表面积的过程。活化方法通常有三种,即化学药品活化法、物理化学联合活化法和物理活化法
即将含碳原料与化学药品活化剂混捏,然后炭化、活化制取活性炭。药品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。
一般先进行化学药品活化,然后进行物理活化。由物理活化法特别是用水蒸气活化制成的产品,微孔发达,对气相物质有很好的吸附力;由化学药品活化法制得的活性炭次微孔发达,多用于液相吸附。
活化是炭和活化剂在高温下进行的反应。随着温度的升高,反应速度加快,活化速率加大,但是太高易造成不均匀活化。在不同的活化温度下,生产的活性炭孔结构不同。活化温度过高,微孔减少,吸附力下降。一般水蒸气活化法的活化温度控制在800-950℃,烟道气的活化温度控制在900-950℃,空气的活化温度控制在600℃左右。