用作催化剂载体
块状的催化剂载体最初主要用于汽车的三相催化转化器,电站中燃料废气的选择性催化反应等。如今人们开始探索它在烃的部分氧化、氧化脱氢以及蒸汽的转化等方面的应用。块状活性炭作为催化剂载体时,炭的孔结构起着重要的作用。在气、液、固三相反应中由于液相中的扩散传递很慢,因此要求载体必须有较大的孔,而另一方面小孔与活性位的数量密切相关,因此用活性炭作为载体时,起作用的主要是孔径在5~15nm的中孔。目前对作为催化剂载体的块状活性炭的研究和应用主要集中在以陶瓷为载体的块状活性炭材料上。因为以陶瓷为载体的块状活性炭综合了陶瓷材料(高的机械强度)和炭材料(表面性质可以进行调整)二者的优点。在三相反应器中,可用以块状活性炭制作的整体反应器来代替浆态床反应器和滴流床反应器,因这种反应器综合了浆态床反应器和滴流床反应器二者的优点而避免了催化剂分离与磨损、流体分配不均等缺点。对整体反应器与滴流床反应器的氢化反应对比试验发现:整体反应器的传质效率比滴流床高出约50%,而且催化选择性也比滴流床高。在块状活性炭载体上加载锰、钒、钨等贵金属的氧化物时可用来去除氮氧化物。据资料显示,已有好些学者对载氧化锰的块状活性炭在低温对氮氧化物的选择性催化还原去除作了研究并取得很好的成果。Teresa Valdes-Solis等研究发现在温度为150℃、空速为4000/h时载锰的块状活性炭对氮氧化物的去除效果可达60%~70%,若进一步升高温度,块状活性炭的催化转化率提高但是选择性有所降低。
5.2 天然气的储存
天然气的储存是极为关注的问题之一,目前最常用的气体储存方法是气体压缩存储法即将气体在20MPa的压强下进行压缩处理。压缩储存需要抗高压的容器,这种容器在一定的空间内难以组合,压缩存储法还存在一个主要的缺点:能量密度的提高有较大限制。气体吸附存储系统(ANG)是新近发展起来的一种存储技术,它是在相对压力较低的情况下利用多孔材料将气体进行吸附储存的一种存储系统。在当前研究的吸附材料中具有多孔结构的炭材料是在低压下最有效的气体储存材料。气体吸附存储技术关键的问题不仅仅是吸附剂的存储容量而且还包括使用的方便性和制造费用等问题。释放量(即:存储系统所存储的可用气体的体积)是评价ANG存储系统性能的一个重要指标,可将它定义为:在室温下当存储压力从3.5MPa减小到0.1MPa时从存储容器中释放出来的气体体积。以活性炭作为吸附剂时,气体的释放量取决于活性炭的微孔体积、微孔孔径分布和活性炭的堆积密度。当存储容器的体积不变时,增加吸附剂的堆积密度可以增加ANG的能量密度。因此用活性炭作气体储存器时,堆积密度是影响吸附性能的重要参数。研究储气活性炭的目的就是减少对甲烷的吸附不起作用的空隙如:中孔、大孔和粒间空隙,增加微孔体积。块状活性炭作为气体存储器时能够减小颗粒间的空隙小,增加堆积密度,从而减小了存储容器中未被利用的空间,达到了很好的吸附效果。根据目前的研究有粘结剂的块状活性炭对甲烷的最大储存量可达126V/V0,而以纤维素微晶体为原材料制得的无粘结剂的块状活性炭对甲烷得最大吸附量可达到164V/V0。
5.3 作为电极材料
活性炭是电极的理想材料,这主要是由活性炭的表面结构特性决定的。作为电极的活性炭必需具有足够的强度和导电能力,因为较低的强度会导致电极的自发放电和损坏。据资料显示目前已经有用块状活性炭制作的电极材料。等研制出了一种以煤焦油和粘土为原材料制备的块状活性炭。这种块状活性炭的特点是:导电性能好、机械强度高、能稳定存在于电介质溶液中而且成本低(因为煤焦油和粘土都是非常便宜的原材料而且容易挤压成型),无论从成本还是性能方面考虑,这种块状活性炭都非常适合做电极材料。
活性炭可由许多种含炭物质制成,这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。活性炭的制造基本上分为两过程,第一过程包括脱水及炭化,将原料加热,在170至600℃ 的温度下干燥,並使原有的有机物大約80%炭化。第二过程是使炭化物活化,这是经由用活化剂如水蒸汽与炭反应来完成的,在吸热反应中主要产生由CO及H2组成的混合气体,用以燃烧加热炭化物至适当的溫度(800至1000℃),以烧除其中所有可分解的物质,由此产生发达的微孔結构及巨大的比表面积,因而具有很强的吸附能力。
由不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。由椰壳制的活性炭具有最小的孔隙半径。木质活性炭一般具有最大的孔隙半径,它们用於吸附较大的分子,並且几乎专用于液相中。在都市給水处理领域中使用的第一种类型之粒状活性炭即是用木材制成的,称为木炭。煤质活性炭的孔隙大小介於两者之间。
在煤质活性炭中,褐煤活性炭比无烟煤活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径,因此能有效地除去水中大分子有机物。
一般在水处理中使用的活性炭,其表面积不一定过大,但是应具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔徑。
活性碳功能简介:
活性炭有高效空气净化功能,活性炭可以营造舒适清净环境,活性炭更呵护人体健康,活性碳是看不到的空气过滤网,活性炭是以其物理吸附和化学分解相结合的功能,分解空气中的甲醛、氨、苯、香烟、油烟等有害气体及各种异味,尤其是致癌的芳香类物质,活性碳具有极强的吸附能力,是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体,很容易与空气中的有害气体充分接触,活性碳利用自身孔隙吸附将有害气体分子吸入孔内,吹出清爽干净的空气。所以家庭的合作伙伴离不开活性炭。
活性炭的应用
活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面,如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料)、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理;电力行业的电厂水质处理及保护;化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制;食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色;黄金行业的黄金提取、尾液回收;环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化;以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制,各种浸渍剂液的制备等