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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：1631發(fā)布時間：2021-11-29
煤質活性炭與木質活性炭性能差異的本質原因，從研發(fā)活性炭實踐數(shù)據(jù)了解到，果殼、椰殼類的原料所生產(chǎn)的活性炭，孔隙均勻，硬度高，抗磨性好，微孔容積極大，比表面積高達1500/g以上。而且對于木質原料，無論是化學活化工藝還是水蒸氣活化方法，均勻得到高吸附性能的微孔炭。而煤質活性炭中，除了極少以泥炭(結構上與木質原料相似)為原料制備的活性炭具有較高的比表面積外，煤質活性炭的吸附性能普遍低于木質活性炭。
造成這種差別的原因首先是煤和木質原料在結構上的差異。隨變質程度的不同，從褐煤到無煙煤，含有由少到多的芳環(huán)數(shù)，結構越來越致密、有序，尤其是高質程度的無煙煤，結構序理大大增加，已接近三度空間的有序結構。木質原料主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，結構上含有較多的氧，如纖維素分子的重復單元中含有相當于5個水分子的H和0，遠遠不是石墨結構，甚至連石墨的基本結構—芳環(huán)尚未形成。
木質原料和煤在炭化過程中的差別更強化了它們在結構上、進而在活性炭產(chǎn)品吸附性能上的差別。
如前所述，煤質活性炭的煤在炭化時一般形成液相，有利于中間相的生成和發(fā)育，使微晶的擇優(yōu)取向成為可能，易于生成易石墨化、各向異性的炭素前驅體，這就決定了以后的生成的活性炭性能低劣。無煙煤盡管在炭化時不生成液相，但在炭化前就已是各向異性的結構，因此炭化后呈易石墨化結構也是意料之中的。
木質原料的炭化是典型的固相炭化，炭化料可保持原料的無定形結構特征，生成各向同性的難石墨化的炭素前驅體。韓研活性炭廠生產(chǎn)技術員和工程師等人研究了纖維素的炭化過程，該過程中的化學轉化經(jīng)歷了四個階段:
a.物理吸附水脫除階段(25一1500℃)。
b.分子結構的變化不是在分子間進行。
c.通過自由基反應，纖維素環(huán)脫水(150一2400℃ )(且脫水基本是在分子內(nèi)而，酉己糖熱裂解，伴隨C-。和C-C鍵斷裂，產(chǎn)生C0, COZ ,和四碳原子基團等(240一400℃以上)。
d.芳構化并形成基本微晶(400℃以上)。
X射線分析表明，在炭化的第二階段以前，纖維素的基本結構維持不變，而從第三階段以后，就已表現(xiàn)出*無定形的結構。半纖維素、木質素也是木質原料的主要成分，它們和纖維素一樣，在分子結構內(nèi)結合有氧原子，炭化時也不軟化，經(jīng)固相炭化后生成以無定形炭結構為主的炭化物。
因此，與煤的結構和炭化過程均不同，木質原料*的結構以及固相炭化過程，生成了難石墨化的炭素前驅體，再經(jīng)進一步的固相破壞(活化)過程，可生成性能極優(yōu)的活性炭。這從根本上解釋了煤質活性炭與木質活性炭性能上的差異。(來源：廣州韓研活性炭網(wǎng))
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