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活性炭活化原理

活性炭的活化原理主要涉及幾個關鍵步驟和反應過程。以下是活性炭的活化步驟:

乾燥過程。原材料(如木質材料)中的水分被外部供給的熱量蒸發,溫度控制在150攝氏度左右,此時原材料的化學成分沒有明顯變化。

預炭化過程。溫度升高到275攝氏度左右,原材料開始發生熱分解反應,化學組成開始變化,不穩定的組分如半纖維素分解生成二氧化碳、一氧化碳等物質。

炭化過程。這是活性炭製作的關鍵步驟,溫度達到400攝氏度左右,原材料進行劇烈的熱分解,生成大量分解產物,包括醋酸、甲醇和木焦油等。

活化過程。使用水蒸汽、二氧化碳或它們的混合氣體等含氧氣體作為活化劑,在高溫下與炭接觸,發生氧化還原反應。這些反應是吸熱反應,需要補充熱量以維持活化溫度。活化過程中,碳材料中的無序炭部分被氧化刻蝕成孔,形成微孔結構。

活性炭的活化原理涉及物理和化學兩個過程,包括氣相中活化劑向炭化料外表面的擴散、活化劑與炭化料內表面的反應、中間產物的形成和最終孔隙的形成。活化工藝的主要操作條件包括活化溫度、活化時間、活化劑的流量及溫度、加料速度、活化爐內的氧含量等。

通過這些步驟,活性炭中的微孔結構得以形成,從而決定了其比表面積和孔道分布,這些特性使得活性炭具有很高的吸附能力。