活性炭制备及其活化机理研究进展_张本镔(1)

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1、Mar．2014现代化工第34卷第3期·34·ModernChemicalIndustry2014年3月活性炭制备及其活化机理研究进展张本镔，刘运权，叶跃元(厦门大学能源研究院，福建厦门361102)摘要:对活性炭制备的水蒸汽活化法、CO2活化法、KOH活化法、ZnCl2活化法、H3PO4活化法和模板合成法的活化机理分别进行了探讨，总结了这几种活化法的优缺点，并对活性炭制备的研究现状及发展趋势进行了评述。关键词:活性炭;制备;活化;活化机理中图分类号:TQ424．1文献标志码:A文章编号:0253－4320(2014)03－0034－06

2、ProgressinpreparationofactivatedcarbonanditsactivationmechanismZHANGBen-bin，LIUYun-quan，YEYue-yuan(SchoolofEnergyＲesearch，XiamenUniversity，Xiamen361102，China)Abstract:Inthispaper，theactivationmechanismsforsteamactivation，CO2activation，KOHactivation，ZnCl2activation，H3PO4ac

3、tivationandtemplatesynthesisarereviewedanddiscussed．Theadvantagesanddisadvantagesoftheseactivationmethodsaresummarized．Furthermore，theresearchstatusanddevelopmenttrendsforthepreparationofactivatedcarbonareputforward．Keywords:activatedcarbon;preparation;activation;activati

4、onmechanism活性炭因其具有发达的孔隙结构、高比表面积炭活化机理的认识还没有定论，对孔隙结构的生成2(可达3000m/g)、高表面活性和多样的表面化学以及如何防止其堵塞了解不足，造成活性炭产品质性质而成为广泛使用的高效吸附剂。制作活性炭原量不够稳定，制约了产业发展。另外，研究者各自提料可以是煤、木材、果壳等。在当前资源紧缺、能源出的活化机理一般分散在不同的文献中，没有很好吃紧、环境恶化的情况下，资源的循环与清洁利用促地归纳与总结。鉴于此，对国内外研究者提出的活使活性炭生产采用的原料向废物再利用方向倾斜，性炭活化机理进行整理归纳是十

5、分必要的。如废弃轮胎、木质纤维素类植物废弃物等。1物理活化法及其活化机理活性炭的活化方法主要有物理活化法和化学活化法2大类，此外，国内外学者对模板合成法的研究物理活化法一般分两步进行，先将原料在也在不断深入。物理活化法使用水蒸汽、CO2、空气500℃左右炭化，再用水蒸汽或CO2等气体在高温或它们的混合气等作为活化剂，在750～1100℃的下进行活化。高温下，水蒸汽及二氧化碳都是温和温度下反应一段时间，制得活性炭;化学活化法一般的氧化剂，碳材料内部C原子与活化剂结合并以［1］采用强酸、强碱及盐类等作为活化剂进行活化，常用CO+H2或CO的形

6、式逸出，形成孔隙结构。物理的活化剂有H3PO4、KOH、ZnCl2、K2CO3等。活化时活化法所需的活化温度一般较化学活化法高，而且将活化剂与原料以一定比例浸渍，在500～900℃的活化所需的时间也更长，因此耗能比较大，成本高。条件下反应1h左右，反应产物经清洗除去活化剂尽管有这些缺点，物理活化法在实际生产中的应用即得到活性炭。模板合成法一般将具有特定空间结仍然十分广泛，原因在于其制得的活性炭无需过多构和基团的模板剂如硅溶胶等与活性炭炭源混合共的后处理步骤，不像化学活化法制得的活性炭需要热，再以一定方法除去模板剂即得活性炭。活性炭除去残留

7、的活化剂。的技术指标主要有吸附碘值、亚甲基蓝吸附值、比表1.1水蒸汽活化面积、孔容等。水蒸汽活化法的活化温度一般在750～950℃，近些年来，活性炭方面的研究不断发展与深入，炭化温度500℃左右。水蒸汽活化法工艺简单，对产业规模也在不断扩大。但是目前研究人员对活性环境污染小，主要是利用水蒸汽与碳反应，其主要反收稿日期:2013－10－26基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2013121025)作者简介:张本镔(1989－)，男，硕士生;刘运权(1963－)，男，博士，教授，研究方向为生物质热化学转化，通讯联系人，0592－5952

8、780，yq_liu@xmu．edu．cn。2014年3月张本镔等:活性炭制备及其活化机理研究进展·35·应为:因此，它的活化反应温度比水蒸汽活化要高，需要C+H2O→CO+H2850～1