几种制备中孔活性炭的方法优劣比较

活性炭的制作(制备方法) 有很多种,较常见的主要有化学活化法、催化活化法、模板法、聚合物共混炭化法、有机凝胶炭化法等。目前制备中孔活性炭的几种方法都各有利弊,每种方法都有各自调控孔结构的关键因素。

化学活化法制备活性炭

化学活化法是指将原料和化学试剂按一定比例混合后加热,利用化学试剂的脱水和侵蚀作用制得孔隙发达的活性炭。目前化学活化法主要有氯化锌,磷酸以及氢氧化钾活化法。 化学活化法的优点是活化温度较低,活化产率高,成本较低。缺点是要大量使用化学试剂有可能对环境带来污染,其制得的活性炭中会残留化学药品活化剂;能制得孔径在一定范围内分布的活性炭,但其孔径尺寸不够均一、有序。活化剂的浸渍比是控制孔径的关键因素,其次是活化温度和活化时间。

催化活化法制备活性炭

催化活化法较早就被应用于中孔炭材料的制备,是指利用过渡金属或稀土金属及其化合物作为催化剂制备活性炭催化活化法的优点是适应性比较强,可以用的原料种类很多如煤质、木质、和有机聚合物等。缺点是由于多数催化剂中含有金属元素,会存在金属残留的问题。根据添加的催化剂的不同可制备不同中孔孔径的活性炭。

模板法制备活性炭

模板法又叫铸型炭化法,是指在制备活性炭时将有机聚合物引入具有特定孔隙结构的模板,炭化后通过强酸等溶剂把模板溶解,以得到特定结构的活性炭。模板法制备活性炭的优点是能精确控制活性炭的孔结构,缺点是制备过程复杂,需要去除模板,因此成本很高。通过控制模板剂的尺寸和形状可以控制活性炭的结构。

聚合物共混炭化法制备活性炭

聚合物共混炭化法是指由两种或两种以上的聚合物通过物理或化学方法混合成型,在炭化阶段,热稳定性差的聚合物分解成气相产物逸出,在炭前驱体中留下了孔隙,炭化后将形成多孔结构。聚合物共混炭化法的优点是相分离结构在微观尺寸是可以控制的,混合聚合物的微域可以根据需要制成不同的形状,在不稳定聚合物加入较大时不需要活化过程就能制得中孔活性炭。但由于聚合物热解而不能回收利用,如果可以采用蒸发的孔隙形成剂就可以提高其经济性。

有机凝胶炭化法制备活性炭

有机凝胶炭化法是指通过超临界干燥和炭化制得的炭气凝胶,这也是一种中孔活性炭。和聚合物共混炭化法一样,有机凝胶炭化法也不用添加金属混合物,不会出现金属残留问题。缺点是制得的活性炭部分中孔是相连的,超临界干燥的设备昂贵导致成本很高,制备周期较长。通过控制催化剂和水的比,及形成凝胶的pH值可以控制孔径的大小。

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