Các phương pháp điều chế than hoạt tính dạng hạt là gì?

Các phương pháp điều chế than hoạt tính dạng hạt có thể được chia thành hai loại: 1) kích hoạt than trực tiếp mà không cần thêm chất kết dính; 2) thêm chất kết dính để định hình tiền chất cacbon, sau đó thực hiện quá trình kích hoạt cacbon.
Phương pháp không có chất kết dính
Việc điều chế than hoạt tính dạng hạt mà không cần thêm chất kết dính có thể được chia thành hai loại: một là kích hoạt trực tiếp nguyên liệu gỗ tự nhiên có hình dạng và kích thước nhất định để thu được than hoạt tính dạng hạt vô định hình; cách còn lại là điều chế than hoạt tính dạng hạt bằng cách tự đúc bằng phương pháp kích hoạt tác nhân hóa học mà không cần thêm chất kết dính.
Abundant shaped natural wood plant raw materials, such as coconut shells, walnut shells, olive kernels and other fruit shells and kernels, can be directly used to prepare amorphous granular activated carbon by physical or chemical activation methods. Poinern et al. used macadamia shells as raw materials, firstly carried out high-temperature carbonization, and then combined with carbon dioxide activation method to prepare granular activated carbon, and explored the effect of activation temperature on the adsorption of gold by activated carbon. The results show that high-temperature activation is conducive to improving the gold absorption capacity of granular activated carbon. He Deliu and others invented the phosphoric acid method to produce wood amorphous granular activated carbon technology. Through pre-crushing, soaking, floating and low-temperature drying and carbonization of raw materials (mainly fruit shells and cores), products with high strength and adsorption capacity can be obtained after activation. The results show that the raw material particle size of 20 ~ 40 mesh is conducive to the penetration of the activator. Compared with the zinc chloride method, the strength of the amorphous carbon is improved, and the iodine value is >950 mg/g, B caramel color >100% và chi phí sản xuất giảm 40% so với phương pháp vật lý.
Phương pháp kích hoạt hóa học là thêm một lượng hóa chất nhất định vào nguyên liệu cacbon, nhào và làm dẻo hoàn toàn để tạo ra nhựa đường và các chất kết dính và làm dẻo khác, và có thể được tạo thành mà không cần thêm chất kết dính. Phương pháp chuẩn bị được hoàn thành trong một bước bằng cách nung nóng hoạt hóa carbon. Các tác nhân hóa học được sử dụng để điều chế than hoạt tính dạng hạt chủ yếu là ZnCl2, H3PO4, KOH, NaOH, H2SO4, CaCl2, K2CO3, v.v. Các chất kích hoạt hóa học khác nhau có cơ chế hoạt hóa nguyên liệu thô khác nhau.
Phương pháp kết dính
Việc bổ sung chất kết dính chủ yếu là để giải quyết các vấn đề về bản thân nguyên liệu thô không dính, khó tạo hình, độ bền và độ mịn bề mặt của sản phẩm không đạt yêu cầu trong quá trình điều chế than hoạt tính định hình. Loại và lượng chất kết dính ảnh hưởng lớn đến cường độ và hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính. Việc bổ sung chất kết dính thường làm tắc nghẽn một số lỗ rỗng của than hoạt tính dạng hạt, dẫn đến tăng độ bền cơ học đồng thời làm giảm hiệu suất hấp phụ của nó. Các chất kết dính phổ biến bao gồm nhựa than đá, tinh bột, nhựa gỗ, chất thải bột giấy sulfite, đất sét, mật rỉ thải, carboxymethyl cellulose, nhựa, v.v.
Than có ưu điểm là hàm lượng carbon cao, tài nguyên phong phú, giá thành rẻ, được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu thô để điều chế than hoạt tính dạng hạt. Hiện nay, than thô dùng để sản xuất than hoạt tính dạng hạt là loại than không dính và có độ bám dính yếu như than antraxit, than có độ dính yếu, than non, v.v. Do đó, cần bổ sung một lượng chất kết dính nhất định vào nguyên liệu. than để ép nó thành hình dạng. Do hắc ín than có hàm lượng nhựa đường cao và khả năng liên kết mạnh với bột than nên hầu hết các nhà máy sản xuất than hoạt tính chạy bằng than ở nước tôi đều sử dụng hắc ín làm chất kết dính. Du Yaping và cộng sự. đã sử dụng nhựa than đá làm chất kết dính cho than hoạt tính dạng hạt gốc dầu mỏ, trộn nó với than antraxit, ép đùn và kích hoạt nó để thu được than hoạt tính dạng hạt có độ bền cơ học cao và phát triển các vi lỗ, có thể được sử dụng làm chất hấp phụ để làm sạch không khí hoặc nước .
Ngoài nguyên liệu than đá, các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứu điều chế than hoạt tính dạng hạt từ nguyên liệu gỗ và các nguyên liệu thô khác. Xia Hongying và cộng sự. đã sử dụng chất thải thuốc lá làm nguyên liệu thô và hắc ín gỗ làm chất kết dính tổng hợp, đồng thời xử lý than hoạt tính dạng hạt bằng phương pháp kích hoạt hơi nước và carbon dioxide. Kết quả cho thấy khi hoạt hóa ở nhiệt độ 900 độ, than hoạt tính dạng hạt được điều chế bằng phương pháp hơi nước có dạng xốp, có diện tích bề mặt riêng BET là 1037 m2/g và tổng thể tích lỗ rỗng là 0,8152 mL/g; than hoạt tính được điều chế bằng phương pháp carbon dioxide cũng là vi xốp, diện tích bề mặt riêng là 947,81 m2/g và tổng thể tích lỗ rỗng là 0,48 mL/g nhưng hiệu suất cao hơn phương pháp hơi nước.