微波技术在活性炭制备中应用

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1、活性炭主要用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体,还用于对空气的净化处理、废气回收、贵重金属的回收及提炼。随着科学的发展,活性炭的用途与作用也越来越广泛。因此利用不同的工艺与资源制备活性炭已成为当今世界各国十分关注的研究课题,近年来微波制备活性炭成为各国学者研究的热点之一。1 活性炭的性质与应用1.1 活性炭的特性活性炭属不定型物质,是疏水性非极性吸附剂,能选择性地吸附非极性物质,吸附力大。孔径大小不同的孔隙,能吸附分子大小不同的物质。此外,由于其表面和表面化合物以及灰分等的作用,活性炭具有良好的催化活性。活性炭之0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 活性炭的质量指标与应用活

2、性炭的质量有多项物理与化学指标,主要的如:水分、灰分、酸溶物、各种金属和酸根的含量,以及它的吸附性能等。对于不同用途的活性炭,时常用不同的物质和方法来检验它的吸附性能,通常有亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、苯酚值等1。其中亚甲基蓝吸附值是最常用的,对它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物质的能力,具有大量0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 20 世纪初开始发展活性炭的生产2。我国的活性炭工业在 20 世纪 50 年代才真正建立起来,在 70 年代有较大的发展。目前,世界活性炭的年产量约 6.5105t 左右。1997 年0c59f8ea 工业大型微波炉 http:

3、/ 2.359105t,欧洲(比利时、法国、英国、荷兰)达 1.124l05t,亚洲中国(包括台湾)、印度、印尼、日本、南朝鲜、马来西亚、菲律宾、斯里兰卡、泰国计 3.01105t。1997 年中国活性炭生产总量达 1.2105t 以上,占世界年产量的 l5%。据有关信息资料报道,1998 年中国出口量为 1.004105t,出口额达 6.04 亿美元;2000 年中国活性炭出口量高达 1.192105t,出口额高达 6.85 亿美元。在进口数量上,1999 年活性炭进口量为 1904.5 万 t,进口额达 558.2 万美元;2001 年活性炭进口量增加为 2567.3 万 t。进口额为 7

4、27.1 万美元。从这些数据可以看出,2l 世纪0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 活性炭制备原料与传统制备方法 3.1活性炭的制备原料用于活性炭生产的主要原材料可分为以下 5 大类:a、植物性原料,如木材、锯末、果核、果壳、棉花秸、糠醛渣、蔗糖渣等;b、矿物原料,如各种煤和石油残渣等;c、各种废弃物,如动物的骨头和血,工业上废旧塑料、各种橡胶废品等;d、合成纤维材料,如聚丙烯等;e、有机纤维材料,如聚丙烯腈纤维、粘胶丝、沥青纤维等。根据生产所用的材质,目前国内主要的活性炭品种有木0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 活性炭的传统制备方法国内外传统的活性炭制备方法有气体活

5、化法,化学活化法,化学物理法:气体活化法是把原料炭化后,用水蒸气、二氧化碳、空气、烟道气等,在 800900下进行活化的方法4。活性炭得率较低,质量不稳定,比表面积较低,活化温度高,设备投资大,但对环境无污染;化学活化法是把化学药品加入原料中,然后在惰性气体中加热,同时进行炭化和活化的一种方法4。这种方法对设备腐蚀性较大,污染环境,残留物较多;化学物理法在活性炭原料中加入一定量的化学药品(即添加剂)进行化学活化浸渍处理,在碳材料0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 微波法制备活性炭微波具有快速、高效、资源回收利用率高、不会造成二次污染、成本低等显著优点。因此微波法制备活性炭成为近年来

6、国内外学者的研究热点之一。国内外许多研究者尝试用微波制备活性炭并取得了可喜成绩,如 Kasai、Takakazu5等将有机成型废料用微波加热,炭化,活化制得优质活性炭。彭金辉等用蚕豆秆,稻秆,黑型树皮拷胶废料,瓜子壳,麦秸,玉米芯,蚕豆壳,甘蔗渣,杨梅树皮废料,烟秆,松木屑,椰壳为原料,0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 微波加热的原理微波频率大约在 300MHZ300GHZ,即波长 100cm 至 1mm 范围内的电磁波。微波加热的原理基于当微波遇到不同材料时,依材料的性质不同会发生反射、吸收、穿透现象,这取决于材料的介电常数、介电损耗系数、比热、形状和含水量等。一般来说介质在微