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      煤質活性炭與木質活性炭性能有何本質差異?

      來源:韓研活性炭網 作者:韓研活性炭網 2015-10-15

      煤質活性炭與木質活性炭性能差異的本質原因,從研發活性炭實踐數據了解到,果殼、椰殼類的原料所生產的活性炭,孔隙均勻,硬度高,抗磨性好,微孔容積極大,比表面積高達1500/g以上。而且對于木質原料,無論是化學活化工藝還是水蒸氣活化方法,均勻得到高吸附性能的微孔炭。而煤質活性炭中,除了極少以泥炭(結構上與木質原料相似)為原料制備的活性炭具有較高的比表面積外,煤質活性炭的吸附性能普遍低于木質活性炭

      煤質活性炭與木質活性炭性能有何本質差異?

      造成這種差別的原因首先是煤和木質原料在結構上的差異。隨變質程度的不同,從褐煤到無煙煤,含有由少到多的芳環數,結構越來越致密、有序,尤其是高質程度的無煙煤,結構序理大大增加,已接近三度空間的有序結構。木質原料主要成分是纖維素、半纖維素和木質素,結構上含有較多的氧,如纖維素分子的重復單元中含有相當于5個水分子的H和0,遠遠不是石墨結構,甚至連石墨的基本結構—芳環尚未形成。

      木質原料和煤在炭化過程中的差別更強化了它們在結構上、進而在活性炭產品吸附性能上的差別。

      如前所述,煤質活性炭的煤在炭化時一般形成液相,有利于中間相的生成和發育,使微晶的擇優取向成為可能,易于生成易石墨化、各向異性的炭素前驅體,這就決定了以后的生成的活性炭性能低劣。無煙煤盡管在炭化時不生成液相,但在炭化前就已是各向異性的結構,因此炭化后呈易石墨化結構也是意料之中的。

      木質原料的炭化是典型的固相炭化,炭化料可保持原料的無定形結構特征,生成各向同性的難石墨化的炭素前驅體。韓研活性炭廠生產技術員和工程師等人研究了纖維素的炭化過程,該過程中的化學轉化經歷了四個階段:

      a.物理吸附水脫除階段(25一1500℃)。

      b.分子結構的變化不是在分子間進行。

      c.通過自由基反應,纖維素環脫水(150一2400℃ )(且脫水基本是在分子內而,酉己糖熱裂解,伴隨C-。和C-C鍵斷裂,產生C0, COZ ,和四碳原子基團等(240一400℃以上)。

      d.芳構化并形成基本微晶(400℃以上)。

      X射線分析表明,在炭化的第二階段以前,纖維素的基本結構維持不變,而從第三階段以后,就已表現出完全無定形的結構。半纖維素、木質素也是木質原料的主要成分,它們和纖維素一樣,在分子結構內結合有氧原子,炭化時也不軟化,經固相炭化后生成以無定形炭結構為主的炭化物。

      因此,與煤的結構和炭化過程均不同,木質原料特有的結構以及固相炭化過程,生成了難石墨化的炭素前驅體,再經進一步的固相破壞(活化)過程,可生成性能極優的活性炭。這從根本上解釋了煤質活性炭與木質活性炭性能上的差異。(來源:廣州韓研活性炭網)


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