
椰殼來源于椰子樹,主要產(chǎn)自東南亞(如菲律賓、印度尼西亞、斯里蘭卡、越南)、南亞(如印度)和中國
的海南等熱帶及亞熱帶地區(qū)。這些地區(qū)的椰殼因其獨特的地理和氣候條件,具備了制造優(yōu)質(zhì)活性炭的先天優(yōu)勢。
椰殼的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)是其成為優(yōu)質(zhì)原料的關(guān)鍵:
高密度、高硬度:椰殼結(jié)構(gòu)致密堅硬,這使得最終產(chǎn)出的活性炭顆粒具有高強度和低磨損率,
在使用過程中不易粉化,使用壽命長。
豐富的天然微孔結(jié)構(gòu):椰殼的纖維結(jié)構(gòu)在炭化和活化過程中,能自然形成大量以微孔 為主的
孔隙。這種孔隙結(jié)構(gòu)特別適合吸附小分子物質(zhì),如甲醛、苯、TVOC等氣體分子以及水中的小分子有機物。
高含碳量、低灰分:椰殼的天然成分中碳元素含量高,而無機物(灰分)含量低。這意味著活化效率高,
產(chǎn)出的活性炭純度高、雜質(zhì)少,不會因灰分溶解而污染被處理介質(zhì)。
嚴(yán)格的篩選和預(yù)處理至關(guān)重要。
篩選:通常選擇成熟老椰的椰殼,因其密度和硬度更高。需要剔除腐爛、發(fā)霉或摻雜過多沙土、雜質(zhì)的椰殼。
預(yù)處理:
晾曬與干燥:收集的椰殼需經(jīng)過充分晾曬,將其水分含量降至15%以下,以便于后續(xù)的破碎和炭化。
破碎:將干燥后的椰殼破碎成大小均勻的塊狀或顆粒狀,為下一步的炭化做準(zhǔn)備。
顆粒大小決定了最終活性炭產(chǎn)品的規(guī)格。
過程:將破碎后的椰殼在高溫(400-600°C)、缺氧或無氧的條件下進行熱解。
目的:去除其中的揮發(fā)性有機物和水分,形成具有初步孔隙結(jié)構(gòu)的椰殼炭。此時的炭吸附能力還很弱。
這是形成發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu)、賦予其強大吸附能力的最關(guān)鍵步驟。主要有兩種方法:
物理活化法(水蒸氣法)
過程:將椰殼炭在高溫(800-1100°C) 下,與水蒸氣 或二氧化碳 等活化氣體反應(yīng)。
原理:活化氣體選擇性地氣化(燒蝕)炭體表面的碳原子,從而“雕刻”和“擴大”原有的孔隙,形成極其發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)。
特點:此法生產(chǎn)的活性炭微孔發(fā)達、純度更高、強度好,是生產(chǎn)高端氣相吸附炭的首選方法。
化學(xué)活化法(化學(xué)品法)
過程:將椰殼原料與化學(xué)活化劑浸漬混合后,在較低溫度(400-700°C)下進行炭化和活化。
原理:化學(xué)試劑能脫水并交聯(lián)碳結(jié)構(gòu),促進孔隙的形成。
特點:活化溫度低,能耗小,更容易制造出中孔發(fā)達的活性炭,更適用于液相脫色、黃金提取等領(lǐng)域。
| 特性 | 優(yōu)勢 | 應(yīng)用體現(xiàn) |
|---|---|---|
| 發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu) | 吸附容量大,尤其對小分子氣體吸附效率極高 | 氣液凈化、防毒面具、溶劑回收、氣相催化 |
| 高強度和低磨損 | 使用壽命長,不易產(chǎn)生粉塵 | 適用于固定床、流動床等需要反復(fù)再生或高速氣流的工況 |
| 低灰分、高純度 | 不二次污染介質(zhì),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 | 高純度水處理、食品飲料脫色、醫(yī)藥領(lǐng)域、電子行業(yè) |
| 天然可再生原料 | 環(huán)保、可持續(xù) | 符合綠色環(huán)保理念,是生物質(zhì)資源的有效利用 |