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    磷酸法制备活性炭的活化机理添加时间:2023-07-15

      据相关文献报道,磷酸法制备活性炭的过程中,磷酸与木质纤维素原料的作用机理可分为以下几个方面。

      在低于200℃的温度下,磷酸的电离作用能使木质纤维素类原料中的生物高聚物发生润胀、胶溶以至于溶解作用,活化剂渗透到原料内部,溶解纤维素而形成孔隙。与此同时,还会发生一些水解反应和氧化反应,使高分子化合物逐渐解聚,AG平台真人 真人AG 平台官网形成一种部分聚合物与磷酸组成的均匀塑性物质。

      炭活化需要在一定温度下进行,磷酸药品从根本上改变了木材的热解历程,显著降低活化温度;同时由于磷酸对生物高聚物的润胀作用,他能渗透到原料颗粒内部、使原料受热均匀。因此,浸渍过磷酸的物料升温快而且均匀,不发生局部过热,一般磷酸活化法活化时间均在0.5-1.5h。

      木质纤维素原料在炭化时生成大量的焦油而降低碳的得率。经磷酸浸渍AG真人 AG平台的物料,由于磷酸具有很强的脱水作用和催化有机化合物的羟基消去作用,因而,杉木屑在高温分解前其中的氢和氧首先发生脱水反应,以水的形式脱除,使更多的碳得以保留,活性炭的得率较高。同时磷酸能抑制焦油的产生,并导致残留的碳有较高程度的芳构化。

      磷酸具有氯化锌所没有的氧化性质,它能进一步氧化已形成的炭,起着进一步氧化作用,侵蚀炭体而造孔,形成微孔发达的微晶结构。

      纤维素是木材的主要成分之一,在质子的催化作用下发生纤维素的解聚,AG平台真人 真人AG 平台官网木质纤维素脱水,芳香环状结构的AG真人 AG平台形成,磷酸盐基团的去除等系列反应。当温度升高时(100~200℃),与酸催化乙醇脱水的机理一样,通过磷酸脱水作用和催化有机化合物的羟基消去作用,使碳材料获得较高程度的芳构化;在较高的温度(>300℃)和无水气氛条件下,磷的氧化物(P2O5)能作为路易斯酸,反应形成C-O-P缔合结构,获得大量P-O网状结构、微孔发达及比表面积高的活性炭。在磷酸盐的位置,H的存在形成不饱和缔合,从而去除网状炭上的磷酸盐。

      磷酸在炭化时起骨架作用,在原料被炭化时能给新生的碳提供一个骨架,让碳沉积在骨架的上面;新生的碳具有初生的键,对无机元素有吸附力,能使碳与无机磷元素结合在一起。当用酸和水把无机成分溶解洗净之后,碳的表面便暴露出来,成为具有吸附力的活性炭内表面积,这种作用最明显地体现在:活性炭的孔隙总容积总是随着浸渍比的变化而呈规律性的变化。当浸渍比大时,可制得过渡孔较发达的活性炭,浸渍比小时,可制得微孔发达的活性炭。但当温度超过600℃,磷酸则不再起到活化剂的作用,且由于热收缩使得活性炭表面积和孔容减小。