实验室活性炭制备受原料特性、活化剂选择与配比、活化温度与时间、预处理与后处理工艺等因素影响,具体如下:
1.原料特性
种类与化学组成:不同原料(如木材、煤、果壳等)的纤维素、木质素含量及灰分、挥发分比例不同,直接影响炭化产物的孔隙结构。例如,富含纤维素的原料更易被活化剂渗透,形成发达孔隙。
粒度与含水率:原料粒度适中可保证活化剂均匀分布,避免局部反应过度或不足;含水率过高会稀释活化剂溶液,降低活化效率。
活化剂类型:常用活化剂包括氯化锌、磷酸、氢氧化钾等。氯化锌法通过侵蚀溶解纤维素、促进脱氢脱氧反应形成孔隙;磷酸法活化温度较低,但产品灰分较高;氢氧化钾法需高温且碱炭比严格。
配比(锌屑比等):活化剂与原料的配比(如锌屑比)是关键参数。锌屑比增大通常增加孔隙容积和比表面积,但过高可能导致孔结构坍塌或灰分增加。
3.活化温度与时间
温度:温度过低会导致活化不全,孔隙发育不足;温度过高易引发微孔烧蚀或炭骨架断裂。
时间:温度升高时需缩短活化时间以避免过度活化或炭损失。例如,在较高温度下,活化时间过长可能导致孔隙结构破坏,降低吸附性能。
4.实验室活性炭制备预处理与后处理工艺
预处理:原料需经破碎、筛选等预处理以去除杂质,提高活化效率。例如,无烟煤需粉碎至20-40目后与活化剂混合浸渍。
后处理:活化后需通过洗涤、干燥等步骤去除残留活化剂和杂质。例如,氯化锌法需用热水反复洗涤至滤液呈中性,以避免灰分增加;氢氧化钾法则需酸洗、热水洗、蒸馏水洗等多步洗涤。
