活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭颗粒用各种粘合剂制成，主要是测试粘合剂对煤质活性炭的作用。

　　活性炭的生产基于天然，有机的聚合物结构原料，主要原料是硬煤。这种类型的原料的碳化产物由微孔度来描述，微孔度取决于有机材料的性质和碳化机理而发展为变化的大小。微孔的存在是由于石墨烯层包(即微晶)的尺寸小和相互之间的随机取向的结果。但是，对于大多数煤质活性炭应用而言，这种自然孔隙率是不足够的。因此，活化是由于特殊的物理化学处理而在无孔起始材料中产生孔隙的过程。通过加宽现有的孔并提供封闭的孔隙度，可以显着增加微孔含量。

　　活性炭是通过热化学工艺从原材料中产生的。世界上常见的生产活性炭的方法之一就是所谓的物理活化。它包括两个阶段，即有机原料的碳化和随后通过用气态剂(可以是水蒸气或二氧化碳)对碳材料进行部分气化来进行适当的活化。下一步是使用合适的粘合剂制粒，这将确保颗粒的正确尺寸，耐用性，机械和化学强度以及耐高温性。粘合剂应该是中性的，不能从颗粒中洗掉。它不应浸入处理过的水中或引入对其有潜在危险的物质。这次我们的研究的目的是验证由于其物理性质和制造永久活性炭颗粒的有效性。该研究涉及在造粒和干燥过程中根据操作条件使用的所有粘合剂。

　　活性炭颗粒制造和测试过程

　　用于进行研究的由硬煤地层生产活性炭的过程分为四个步骤，包括：制粒(使用合适的粘合剂)，干燥，碳化和活化。原料以900kg/h的量的颗粒形式引导至干燥过程。将干燥的颗粒以800 kg/h的量导入碳化过程。碳化后，将300 kg/h的颗粒送入活化过程。考虑到整个生产线的能源效率：干燥过程吸收了大约丙烷/丁烷气30立方米/小时，碳化过程是自热的，活化过程最多消耗30立方米/小时的丙烷-丁烷气。测试包括五次重复测试。用于测试的实验台充分利用了质量控制部门的实验室，包括：调节器，造粒机，马弗炉，实验室碳化和活化炉以及实验室干燥器。实验中使用的粘合剂：焦油，甜菜糖蜜，甘油水溶液，妥尔油。

　　各种粘合剂对活性炭造粒的作用

　　据观察，使用糖蜜作为粘合剂的活性炭颗粒具有很高的反应性，经过热处理过程(即碳化和活化)后，可以冷却颗粒而没有空气进入，否则它们会发光并被焚烧。在干燥过程中，水分与轻质烃一起蒸发会导致重量减轻。在通过进行了活性炭生产实验，证明碳化过程中的重量损失是由于煤和粘结剂中挥发物的蒸发和氧化而产生的，这也确保了过程的能量自给自足。

　　经过研究表明，使用糖蜜作为粘合剂，由活性炭衍生的几种载体可以满足所有质量要求，而与测试的其他材料相比，这些载体的吸附性能非常高。这些还满足第二次甘油水溶液测试的所有要求。在实验室样品中，妥尔油样品和在第二次甘油水溶液试验中获得的样品的反应性最低，这在生产条件下也需要最长的活化时间。所有活性炭的特征是在120分钟内相对于氯化苦的动态活性。用糖蜜粘合的活性炭比其他粘合剂拥有更长的时间。它们均具有相对于氯乙烯的动态活性的规范参数，而在按碘值(G/I)测试计算的制粒和吸附过程(制粒过程时间)中，其处于较低要求之内。对于含糖蜜粘合的颗粒活性炭，观察到的高G/I值为40.3分钟。

　　活性炭用各种粘合剂制成颗粒的测试结果如下：

　　1、在制粒和干燥过程中，当使用妥尔油并向焦糖槽中添加焦油时，会发生放气和有害的工作条件。

　　2、就操作条件而言，有优势的是甘油水溶液作为粘合剂。

　　3、以糖蜜为粘合剂的活性炭颗粒具有很强的反应性，在热处理过程之后，不能接触空气需要密闭冷却，否则它们会发光并被焚化。

　　4、活性炭的磨损率不超过1%，但妥尔油测试的磨损率仅为1.3%。

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