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活性炭的幾種生物質原料

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2018-01-11

　　活性炭的幾種生物質原料，由于許多國家的環保要求和新的應用領域，對活性炭的需求仍在增長。由于許多國家沒有主要的基礎材料，如硬煤，木材或椰子殼等，因此對其他生物質物質進行了活性炭生產的適宜性測試。

　　這項工作的目標是將廢物生物質轉化成活性炭。像秸稈，橄欖石，堅果殼，咖啡渣和廢谷物等廢物生物質分兩步進行熱轉化。首先，生物質在氮氣氛中在500℃-600℃下進行熱解過程。氣體和液體熱解產物可以大力用于加熱設施或用于電力生產。

　　其次，在蒸汽氣體中在800℃-1000℃的活化過程中處理固體殘余物焦炭，以增強通過標準BET方法分析的焦炭表面積。表面積的增加取決于生物質的類型和活化參數。在實驗室規模的設備中調查生產方法，而中試規模的反應器設計用于將不連續活化過程轉化為連續生產過程。

　　生物質熱解和焦炭活化成活性炭的實驗方法

　　廢物生物質熱解和活化實驗在實驗室進行。這些小型設備的優勢在于，無需很長的加熱時間和一個操作人員就可以快速運行實驗。只需要少量的生物質，操作條件可以很容易地改變。由于廢氣流量低，在氣體凈化過程中不得不做很多努力。在激活設施中篩選最佳焦炭停留時間的篩選測試是一天或兩天的工作，產出6-10個數據點。對于熱解和活化活動都詳細給出了實驗室規模實驗的描述。

　　生物質特性

　　為了從廢物生物質中產生活性炭，研究了多種不同的廢物生物質物質。一些被調查類型的生物質的性質在附錄中給出表1。

	C	H	O	N	S	Cl	灰分	H₂O
稻草未經處理	39.6	4.6	36.4	0.7	0.1	0.2	18.3	8
稻草預處理	42.4	5.9	n.m	0.76	n.m	n.m	3.6	None
橄欖石	48	5.6	n.m	<1	n.m	n.m	5	4
小麥秸稈	44.1	6	44.9	0.5	0.2	0.7	7.9	9.8
小麥秸稈顆粒	43.1	5.9	45.5	1	n.m	n.m	~8	6.5
核桃殼	50.7	6	n.m	n.m	n.m	n.m	0.9	10.7
開心果殼	43.7	5.9	n.m	n.m	n.m	n.m	0.8	Dry

　　實驗室規模熱解

　　熱解實驗在“袋式”反應器中進行，該反應器最初設計用于快速熱解實驗，并且被重新轉換為慢速熱解。以5-10K/min的低加熱速率加熱生物質被認為優于活性炭生產的快速加熱速率。進料口里裝滿了約100克的生物質。進料通過熱氮氣流加熱并且另外通過固定在每個袋的壁上的電加熱器加熱。熱解溫度不同，但對活性炭質量的影響不大，因為熱解后生物質未完全脫揮發分。原因在于活化發生在比熱解更高的溫度下，因此在活化步驟中已經實現了整個脫揮發分。不完全熱解的缺點是在活化步驟中產生的一些油需要額外的冷卻和過濾系統。將主要熱解氣體在氣體冷卻器中冷卻至5℃，并且收集油以將其用作用于生產粒狀活性炭的粘合劑材料。試驗結束后，活性炭從進料口中取出，質量平衡被確定。

　　對從不同的廢物生物質物質熱解和蒸汽活化的兩步過程中的活性炭產生進行了研究。實驗室規模的實驗為高質量表面積碳的生產參數提供了一個數據。表面測量通過BET方法測定。具有高BET比表面積的活性炭可以用任何種類的堅果殼產生，如開心果，核桃或椰殼。BET表面積總計大于千米2 / g以下。千米- 800中間值2/ g可以用山毛櫸木，橄欖石，廢谷物，向日葵殼，咖啡渣和橡木果實來完成。稻草事項和油菜種子不因400-800米其低BET表面積更好地為活性炭生產2 / g以下。特別是稻草導致低表面值，除非在熱解之前不用堿性溶劑處理。活性炭主要由40-60埃的微孔和中孔占優勢。麥稈也存在于稻草和開心果殼碳中。

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