Henan Xuye Machinery Equipment Co., Ltd.
ИЩИТЕ ТО, ЧТО ХОТИТЕ
Искать всеПродуктНовости
ПОИСК
Phosphoric acid chemical process activated carbon making machine
Химический метод является распространенным способом производства активированного угля, который обладает высоким эффектом активации и низкой себестоимостью. Фосфорная кислота, как химический активатор, играет ключевую роль в производстве активированного угля, который может значительно улучшить структуру пор и площадь поверхности угля, тем самым повышая его адсорбционные характеристики.
Сырье измельчается в опилки ≤ 4 мм. Затем оно поступает в сушилку для высушивания до влажности 10-15%. Высушенные опилки просеиваются, чтобы отсеять частицы > 4 мм.
Сырье и фосфорная кислота смешиваются и перемешиваются в заданном соотношении. Опилки имеют большую удельную поверхность и могут быть увлажнены за короткое время.
Смешанный материал отправляется в печь активации. Материал проходит следующие стадии.
Низкотемпературная стадия (100-200°C): обезвоживание фосфорной кислоты и первичная карбонизация сырья.
Высокотемпературная стадия (400-600°C, обычно 450-550°C): фосфорная кислота катализирует реакцию окисления, образуя микропористые и мезопористые структуры. Активированный уголь после активации поступает в промывочный бак для промывки водой, чтобы очистить фосфорную кислоту в активированном угле.
В ходе всего процесса фосфорная кислота претерпевает следующие изменения:
Низкотемпературная стадия (100-200°C): дегидратация и этерификация Физические изменения:
Жидкая фосфорная кислота (H₃ PO₄) проникает в сырье (например, опилки) и равномерно распределяется благодаря капиллярному действию.
Вода постепенно испаряется, концентрация фосфорной кислоты увеличивается, и образуется вязкая жидкая пленка, обволакивающая целлюлозные волокна.
Химические изменения:
Реакция дегидратации: Фосфорная кислота выделяет H⁺, которая реагирует с гидроксильной группой (-OH) в целлюлозе с образованием фосфатного эфира (целлюлоза-OPO₃ H₂).
и удаляет воду:
Целлюлоза-OH + H₃ PO₄ → Целлюлоза-OPO₃ H₂ + H₂O Целлюлоза-OH + H₃ PO₄ → Целлюлоза-OPO₃ H₂ + H₂O
Образование эфирных связей: разрушает кристаллическую структуру целлюлозы, облегчая ее пиролиз, и фиксирует углеродный скелет за счет сшивки, предотвращая чрезмерную усадку.
Среднетемпературная стадия (200-400°C): разложение и сшивание Физические изменения: Фосфорная кислота частично дегидратируется с образованием конденсированных кислот, таких как пирофосфорная кислота (H₄ P₂O₇) и полифосфорная кислота (H₅ P₃O1₀). Сырье начинает карбонизироваться, а летучие органические вещества (например, смолы) ингибируются фосфорной кислотой, что уменьшает закупорку пор. Химические изменения: Катализируемый кислотой крекинг: Фосфорная кислота ускоряет пиролиз целлюлозы и лигнина, в результате чего образуются CO, CO₂ и низкомолекулярные органические вещества, формирующие начальные поры. Стабильность сшивки: Фосфорная кислота образует связи P-O-C с углеродным скелетом, повышая механическую прочность углеродной структуры и предотвращая разрушение пор при высоких температурах. 3. Высокотемпературная стадия активации (400-600°C): окисление и образование пор Физические изменения: Фосфорная кислота далее обезвоживается и частично превращается в метафосфорную кислоту (HPO₃) и оксиды фосфора (такие как P₂O₅). Углеродный скелет вытравливается фосфорной кислотой, и образуется большое количество микропор и мезопористых структур.
Химические изменения:
Реакция окисления: Фосфорная кислота действует как окислитель, способствуя окислению углерода с образованием CO₂ и расширению пор:
C + H₃ PO₄ → CO₂↑ + H₂O + фосфат C + H₃ PO₄ → CO₂↑ + H₂O + фосфат
Эффект шаблона: Фосфорная кислота и продукты ее конденсации занимают пространство в процессе карбонизации, оставляя поры после промывки (подобно "жертвенному шаблону").
Стадия охлаждения и промывки: остаток и восстановление Остаток фосфорной кислоты:
Неразложившаяся фосфорная кислота остается в порах активированного угля в виде H₃ PO₄ или фосфата (например, K₃ PO₄, Na₃PO₄).
Восстановление кислот:
Фосфорная кислота извлекается путем промывки водой (коэффициент извлечения может достигать более 80%).
1.The Principle of Phosphoric Acid in Activated Carbon Preparation:
01.Catalytic Hydrolysis and Dehydration
Phosphoric acid catalyzes the hydrolysis of polysaccharides (such as cellulose and hemicellulose) in biomass precursors (such as wood, plant fiber, and sludge) into oligosaccharides or monosaccharides.
At the same time, phosphoric acid catalyzes the dehydration of oligosaccharides and their degradation products, promoting aromatization and forming a graphite-like microcrystalline structure, which is the basis for the high specific surface area and excellent adsorption properties of activated carbon.
Cross-linking Reaction and Pore Formation
Phosphoric acid forms a stable carbon skeleton by cross-linking with biopolymers. It also creates pores through chemical etching and space-filling during the activation process. After removal of the phosphoric acid, the etched channels and the spaces occupied by the phosphoric acid are converted into pores, thereby increasing the specific surface area and pore volume of the activated carbon.
02.Inhibiting Tar Formation
During the carbonization process, phosphoric acid catalyzes the cleavage of macromolecular bonds, reducing tar formation through cyclization and polycondensation reactions. This helps increase the carbon yield of activated carbon and improve its pore structure.
Effect of Phosphoric Acid on the Pore Size Distribution of Activated Carbon
Pore Size: Phosphoric acid activation tends to form micropores smaller than 2 nanometers, endowing the activated carbon with excellent adsorption properties.
Pore Size Distribution: Higher concentrations of phosphoric acid tend to form more micropores, while lower concentrations or mixed activators may produce a wider pore 03.size distribution.
Porosity: Phosphoric acid activation can significantly increase the porosity of activated carbon and its specific surface area, facilitating its application in adsorption, catalysis, and other fields.
2.Applications of Phosphoric Acid-Activated Activated Carbon:
01.Water Treatment: Activated carbon activated with phosphoric acid can be used to remove organic matter, heavy metal ions, and odors from water, improving water quality.
02.Gas Purification: In the gas purification field, activated carbon activated with phosphoric acid can be used to adsorb harmful gases such as sulfur dioxide and nitrogen oxides, reducing air pollution.
03.Food Decolorization: Activated carbon activated with phosphoric acid can be used in the food industry for decolorization and purification, improving food quality and safety.
Phosphoric acid activated carbon plant video
Phosphoric acid activated carbon rotary kiln parameter
| Item | Model | Вместимость | Size |
| Rotary activationFurnace(internal heat type） | Φ1.5m×12m | 1-2t/d | 16000*2300*4000mm |
| Φ1.5m×15m | 2-3t/d | 20000*2700*4500mm | |
| Φ2.0m×18m | 4-5t/d | 22000*3000*4500mm | |
| Φ2.6m×20m | 5-8 т/д | 26000*3600*5000mm |
FAQ
Frequently asked questions about chemical production of activated carbon
What are the advantages of chemical activation？
- Высокий выход угля, соотношение сырья и продуктов активированного угля может достигать 2,5-3,5:1
- Высокое качество готовой продукции, низкое содержание золы
Why should the raw materials be dried before adding chemicals？
- Поскольку сухая пропитка требует только смешивания и перемешивания, она подходит для непрерывного производства.
- Влажная пропитка занимает 2-4 часа.
Why choose phosphoric acid to impregnate sawdust raw materials？
- Mild process conditions and low energy consumption.
- Низкотемпературная активация, температура активации обычно составляет 400-600 °C, что гораздо ниже, чем при физическом методе активации (800-1000 °C), что значительно снижает потребление энергии.
- Предварительная карбонизация не требуется, химическая активация и карбонизация осуществляются в один этап, что упрощает процесс и сокращает производственный цикл.
