activated carbon rotary kilnEV Charger AC Wall Mounted Charging Pile

Machine de fabrication de charbon actif par procédé chimique

Les avantages des fours à charbon actif chimique sont leur température de fonctionnement plus basse et leur taux de production plus élevé.

Machine de fabrication de charbon actif 454

Matières premièresPin, sapin, bouleau
ActivateurAcide phosphorique
Automatisation PLC
capacitéPersonnalisable

BRÈVE INTRODUCTION

La méthode chimique est une méthode courante de production de charbon actif, qui a un effet d'activation élevé et un faible coût de production. L'acide phosphorique, en tant qu'activateur chimique, joue un rôle clé dans la production de charbon actif, qui peut améliorer de manière significative la structure des pores et la surface du charbon, améliorant ainsi sa performance d'adsorption.

PROCESSUS

La matière première est broyée en sciure de bois ≤ 4mm. Elle entre ensuite dans le séchoir pour sécher l'humidité jusqu'à 10-15%. La sciure séchée est criblée pour éliminer les particules > 4 mm.

La matière première et l'acide phosphorique sont mélangés et agités dans le rapport spécifié. La sciure a une grande surface spécifique et peut être humidifiée en peu de temps.
Le matériau mélangé est envoyé dans le four d'activation. Le matériau passe par les étapes suivantes.
Phase à basse température (100-200°C) : déshydratation de l'acide phosphorique et carbonisation initiale de la matière première.
Étape à haute température (400-600°C, généralement 450-550°C) : l'acide phosphorique catalyse la réaction d'oxydation pour former des structures microporeuses et mésoporeuses. Après l'activation, le charbon actif entre dans le réservoir de lavage pour être lavé à l'eau afin de nettoyer l'acide phosphorique présent dans le charbon actif.

L'acide phosphorique subit les modifications suivantes tout au long du processus :

Phase à basse température (100-200°C) : déshydratation et estérification Changements physiques :
L'acide phosphorique liquide (H₃ PO₄) pénètre dans la matière première (comme la sciure) et se répartit uniformément par capillarité.
L'eau s'évapore progressivement, la concentration d'acide phosphorique augmente et un film liquide visqueux se forme pour envelopper les fibres de cellulose.
Changements chimiques :
Réaction de déshydratation : L'acide phosphorique libère du H⁺ qui réagit avec le groupe hydroxyle (-OH) de la cellulose pour former un ester phosphate (cellulose-OPO₃ H₂).
et élimine l'eau :
Cellulose-OH + H₃ PO₄ → Cellulose-OPO₃ H₂ + H₂O Cellulose-OH + H₃ PO₄ → Cellulose-OPO₃ H₂ + H₂
Formation de liaisons ester : détruit la structure cristalline de la cellulose, ce qui facilite sa pyrolyse, et fixe le squelette de carbone par réticulation pour éviter un rétrécissement excessif.

Phase à température moyenne (200-400°C) : décomposition et réticulation Modifications physiques : L'acide phosphorique est partiellement déshydraté pour former des acides condensés tels que l'acide pyrophosphorique (H₄ P₂O₇) et l'acide polyphosphorique (H₅ P₃O1₀). Les matières premières commencent à se carboniser et les matières organiques volatiles (comme le goudron) sont inhibées par l'acide phosphorique, ce qui réduit l'obstruction des pores. Changements chimiques : Craquage catalysé par l'acide : L'acide phosphorique accélère la pyrolyse de la cellulose et de la lignine, générant du CO, du CO₂ et de petites matières organiques moléculaires pour former les pores initiaux. Stabilité de la réticulation : L'acide phosphorique forme des liaisons P-O-C avec le squelette de carbone, renforçant la résistance mécanique de la structure de carbone et empêchant l'effondrement des pores à haute température. 3. Phase d'activation à haute température (400-600°C) : oxydation et formation de pores Changements physiques : L'acide phosphorique est ensuite déshydraté et partiellement converti en acide métaphosphorique (HPO₃) et en oxydes de phosphore (tels que P₂O₅). Le squelette de carbone est attaqué par l'acide phosphorique et un grand nombre de micropores et de structures mésoporeuses sont générés.

Changements chimiques :
Réaction d'oxydation : L'acide phosphorique agit comme un oxydant qui favorise l'oxydation du carbone pour générer du CO₂ et dilater les pores :
C + H₃ PO₄ → CO₂↑ + H₂O + phosphate C + H₃ PO₄ → CO₂↑ + H₂O + phosphate
Effet de gabarit : L'acide phosphorique et ses produits de condensation occupent l'espace pendant le processus de carbonisation, laissant des pores après le lavage (similaire au "gabarit sacrificiel").

Étape de refroidissement et de lavage : résidus et récupération Résidu d'acide phosphorique :
L'acide phosphorique non décomposé reste dans les pores du charbon actif sous forme de H₃ PO₄ ou de phosphate (tel que K₃ PO₄, Na₃PO₄).
Récupération d'acide :
L'acide phosphorique est récupéré par lavage à l'eau (le taux de récupération peut atteindre plus de 80%).

Le charbon actif fini peut être ajouté à l'équipement de criblage, à l'équipement de concassage et de broyage en fonction des exigences de taille des particules du client pour atteindre les exigences de taille du produit fini du client, puis entrer dans la machine d'emballage pour le conditionnement.

Avantages du produit

Quels sont les avantages de l'activation chimique ?
Rendement élevé en carbone, le rapport entre les matières premières et les produits de charbon actif peut atteindre 2,5-3,5:1.
Haute qualité des produits finis, faible teneur en cendres
Pourquoi faut-il sécher les matières premières avant d'y ajouter des produits chimiques ?
L'imprégnation à sec ne nécessitant qu'un mélange et une agitation, elle convient à la production en continu.
L'imprégnation humide dure de 2 à 4 heures.
Pourquoi choisir l'acide phosphorique pour imprégner la sciure de bois ?
Conditions de traitement douces et faible consommation d'énergie
Activation à basse température : la température d'activation est généralement comprise entre 400 et 600 °C, ce qui est nettement inférieur à la méthode d'activation physique (800-1000 °C) et permet de réduire considérablement la consommation d'énergie.
Aucune précarbonisation n'est nécessaire, l'activation chimique et la carbonisation sont réalisées en une seule étape, ce qui simplifie le processus et raccourcit le cycle de production.
Structure des pores hautement contrôlable, riche en micropores et mésopores

La gravure à l'acide phosphorique forme des micropores (<2nm) et des mésopores (2-50nm) développés, qui sont particulièrement adaptés à l'adsorption en phase liquide (comme la décoloration, le traitement de l'eau).
En ajustant la concentration d'acide phosphorique, le rapport d'imprégnation et la température d'activation, la distribution de la taille des pores peut être contrôlée de manière directionnelle (par exemple, une forte concentration d'acide phosphorique, un rapport d'imprégnation élevé et une température d'activation élevée).

l'acide phosphorique est plus susceptible de générer des mésopores).

Excellente performance du produit Surface spécifique élevée
La surface spécifique peut atteindre 1000-2000 m²/g, et la capacité d'adsorption est importante.
Riches propriétés chimiques de surface
Le résidu d'acide phosphorique forme des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène (-COOH, -OH) et des groupes phosphorés (-PO₃), ce qui renforce la capacité d'adsorption des molécules polaires (telles que les ions de métaux lourds, l'ammoniac).
Résistance mécanique élevée
L'effet réticulant de l'acide phosphorique stabilise le squelette de carbone et réduit le problème de poudrage pendant l'utilisation.
Rendement de production élevé Temps d'activation court
L'activation prend généralement 1 à 1,5 heure, tandis que la méthode d'activation physique peut prendre plus de temps.
Rendement élevé
Faible perte de carbone, taux de conversion des matières premières pouvant atteindre 30-40%
Large champ d'application Traitement de l'eau
Adsorption très efficace des matières organiques, des métaux lourds (tels que l'arsenic et le plomb) et décoloration des colorants.
Alimentation et médecine
Décoloration et purification de solutions de sucre et d'huiles alimentaires, de supports de médicaments (l'acide phosphorique résiduel doit être strictement contrôlé).
Protection de l'environnement
Adsorption des composés organiques volatils (COV), désulfuration des gaz de combustion et dénitrification.

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