活性炭的幾種生物質(zhì)原料，由于許多國家的環(huán)保要求和新的應(yīng)用領(lǐng)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(chǔ)材料，如硬煤，木材或椰子殼等，因此對其他生物質(zhì)物質(zhì)進(jìn)行了活性炭生產(chǎn)的適宜性測試。
這項工作的目標(biāo)是將廢物生物質(zhì)轉(zhuǎn)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(zhì)分兩步進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化。首先，生物質(zhì)在氮氣氛中在500℃-600℃下進(jìn)行熱解過程。氣體和液體熱解產(chǎn)物可以大力用于加熱設(shè)施或用于電力生產(chǎn)。
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(qiáng)通過標(biāo)準(zhǔn)BET方法分析的焦炭表面積。表面積的增加取決于生物質(zhì)的類型和活化參數(shù)。在實驗室規(guī)模的設(shè)備中調(diào)查生產(chǎn)方法，而中試規(guī)模的反應(yīng)器設(shè)計用于將不連續(xù)活化過程轉(zhuǎn)化為連續(xù)生產(chǎn)過程。
生物質(zhì)熱解和焦炭活化成活性炭的實驗方法
廢物生物質(zhì)熱解和活化實驗在實驗室進(jìn)行。這些小型設(shè)備的優(yōu)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(zhì)，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(shè)施中篩選焦炭停留時間的篩選測試是一天或兩天的工作，產(chǎn)出6-10個數(shù)據(jù)點。對于熱解和活化活動都詳細(xì)給出了實驗室規(guī)模實驗的描述。
生物質(zhì)特性
為了從廢物生物質(zhì)中產(chǎn)生活性炭，研究了多種不同的廢物生物質(zhì)物質(zhì)。一些被調(diào)查類型的生物質(zhì)的性質(zhì)在附錄中給出表1。
| C | H | O | N | S | Cl | 灰分 | H2O |
| 稻草未經(jīng)處理 | 39.6 | 4.6 | 36.4 | 0.7 | 0.1 | 0.2 | 18.3 | 8 |
| 稻草預(yù)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(guī)模熱解
熱解實驗在“袋式"反應(yīng)器中進(jìn)行，該反應(yīng)器最初設(shè)計用于快速熱解實驗，并且被重新轉(zhuǎn)換為慢速熱解。以5-10K/min的低加熱速率加熱生物質(zhì)被認(rèn)為優(yōu)于活性炭生產(chǎn)的快速加熱速率。進(jìn)料口里裝滿了約100克的生物質(zhì)。進(jìn)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(zhì)量的影響不大，因為熱解后生物質(zhì)未*脫揮發(fā)分。原因在于活化發(fā)生在比熱解更高的溫度下，因此在活化步驟中已經(jīng)實現(xiàn)了整個脫揮發(fā)分。不*熱解的缺點是在活化步驟中產(chǎn)生的一些油需要額外的冷卻和過濾系統(tǒng)。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(chǎn)粒狀活性炭的粘合劑材料。試驗結(jié)束后，活性炭從進(jìn)料口中取出，質(zhì)量平衡被確定。
對從不同的廢物生物質(zhì)物質(zhì)熱解和蒸汽活化的兩步過程中的活性炭產(chǎn)生進(jìn)行了研究。實驗室規(guī)模的實驗為高質(zhì)量表面積碳的生產(chǎn)參數(shù)提供了一個數(shù)據(jù)。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(chǎn)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(chǎn)2 / g以下。特別是稻草導(dǎo)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(yōu)勢。麥稈也存在于稻草和開心果殼碳中。
