影响工业活性炭性能的因素很多,主要有六点:
一是原煤性质的影响。
各种煤、碳、氢、氧含量不同,灰分、挥发性物质也不同。煤化后化学结构不同,半焦特性也不同。活化剂在一定温度下反应速度不同。因此,原料煤不同,选择的活化生产技术稍有不同。
二是炭化温度的影响。
煤化学温度直接影响碳化材料的孔隙结构和强度,进而影响其半焦性能。细孔率和比表面积随温度的升高而增大,在400/℃~650/℃之间,随温度的升高而增大,而细孔率和比表面积在400/~650/℃之间则逐渐增大。
三是活化温度的影响。
结果表明,高温碳化合活化剂的反应温度越高,反应速度越快,烧失率越高,得碳率越低。不同的反应温度有不同的活性炭孔结构。过高的温度会降低微孔,降低吸附能力。一般采用蒸汽活化法,活化温度控制在800~950℃,烟道气活化温度900~950℃,空气活化温度600℃左右。活化温度应根据煤的反应性能、活性炭的用途和使用的活化剂确定。
四是活化剂种类的影响。
几种活化剂在相同温度下具有不同的化学性质,与碳的反应速度也不同。碳氧反应速度快,活化温度只需600℃左右;水蒸气可达800-950℃。由于水蒸气可以充分扩散到碳微孔中,活化反应可以在碳颗粒中均匀进行,从而获得比表面大、吸附能力强的活性炭。
五是炭化料灰分的影响。
在碳化合活化过程中,碳化料中的无机成分大多转化为灰,这是影响活性炭强度的主要因素。而灰分与碳表面接触的界面会产生裂纹,影响活性炭的强度。因此,在碳化物中加入少量钴、铁、钒、镍等氧化物可以加速碳与水蒸气的反应。
六是炭粒度的影响。
炭粒小,活化快。粒径大,活化反应受活性剂碳粒子内扩散速度的影响,活化剂与碳的接触面积小,粒子外燃烧,内部未活化。粒子过小,活化气流通过阻力增大,无法实现均匀活化。在反应过程中,碳粒子的大小逐渐减小有利于活化,但灰分附着在碳粒子外会影响活化剂的作用。