活性炭,有諸多定義。僅從字面意思理解,自然是具備活性的炭。一般是指該材料具備超出常規材料若干數量級吸附性能的一種性質。不論從哪個理論,比如弗蘭德里希(Freundlich),或者朗繆爾,吸附都和接觸表面,或者說界面有著密切的關系。粗略的看,界面面積越大,自然吸附的數量就越大。活性炭之所以具備活性,就是其內表面積巨大,比常規材料大2-4個數量級。如果我們看活性硅,其實也是表面積在后面起作用(嚴謹的說是比表面積)。活性炭按生產方法可分物理水蒸氣法和化學生產法,由于化學法生產活性炭工藝復雜,成本較高,且尚未被廣泛使用,所以我們將重點介紹物理水蒸汽法生產活性炭的工藝及流程:
首先活性炭生產原料要在儲存室進行充足配料,然后原料經過輸送機輸送到回轉窯進行煅燒(兩段窯)碳化,再經過活化系統進行活化,活化好的活性炭經 過破碎系統進行破碎,破碎后的活性炭經過篩分設備進行篩分,按照不同的粒度進行封裝;如果要制成粉狀活性炭,在破碎后還要經過磨粉工藝,然后再進行封裝和品質檢驗那么活性炭的內表面從何而來?這個按照活性炭產業的主流模式大概發2個流派,一個是物理法活化,即采用水蒸氣高溫活化;另一個則是化學法活化,即采用磷酸或者氯化鋅等材料進行活化。物理法活化的原理即水煤氣反應: C+H2O===(高溫)CO+H2 C+2H2O===(高溫)CO2+2H2,。這個反應就好像高溫水蒸氣(900攝氏度左右)腐蝕了碳材料一樣,從而在炭的內部形成高度發達的微孔,微孔尺度從1nm到100nm不等。化學法活化又分好多個流派,主流的也分2個流派,磷酸法活化和氯化鋅法活化,磷酸法活化的原理為(C6H10O5)n(纖維素)+nH2O→nC6H12O6。當然中間涉及的副反應很多,就不一一例舉了。氯化鋅法類似,都是這2種物質充當了催化劑,當然這2種物質也會與碳材料中的雜質起反應