顆粒碳分為定型和不定型顆粒。主要以椰殼、果殼和煤質等為原料，經系列生產工藝精加工而成。廣泛用於化工、電子、醫藥、印染、食品及生活用水、工業用水、溶液過濾、吸附淨化、除雜，也可用於工業廢水深度淨化。
基本介紹
- 中文名：顆粒碳
- 外文名：Granular carbon
- 套用：化工、電子、醫藥等廢水淨化
- 優點：吸附速度快，淨化度高，不易脫粉
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顆粒碳介紹
一般為顆粒狀，微孔發達，機械強度高，吸附速度快，淨化度高，不易脫粉，使用壽命長。
顆粒碳用途
可廣泛用於化工、電子、醫藥、印染、食品及生活用水、工業用水、溶液過濾、吸附淨化、除雜，也可用於工業廢水深度淨化。可有效除去臭味、氯、氰及多種重金屬離子等有害物質和脫色。
製備原料
製備顆粒碳的原料十分廣泛，含碳物質均可以成為製備顆粒碳的原料，它們主要分為兩大類：煤質原料、木質原料。煤質原料主要有無煙煤、煤泥、褐剁及石油焦及煤基類；木質原料主要指核桃殼、木材、果殼、竹質、農作物秸稈、含碳廢渣等。此外，利用除塵灰分離炭粉和廢聚苯乙烯泡沫等原料也可以製備出質量較好的顆粒碳。
製備方法
顆粒狀顆粒碳的製備方法主要分為兩大類：1)無需添加粘結劑直接進行炭活化；2)添加粘結劑使碳質前驅體加工成型，再進行炭活化工序。
無粘結劑法
無需添加粘結劑製備顆粒碳可分為兩種：一是將一定形狀尺寸的天然木質原料直接進行炭活化，得到無定形顆粒狀顆粒碳；二是在無需添加粘結劑的條件下，化學藥劑活化法自成型製備顆粒碳。
豐富的成型天然木質植物原料，如椰殼、核桃殼、橄欖核等果殼果核類，可直接通過物理或化學活化法製備不定形顆粒碳。Poinern等以澳洲堅果殼為原料，先進行高溫炭化，再結合二氧化碳活化法製備顆粒碳，並探討了活化溫度對顆粒碳吸附金的影響。結果表明，高溫活化有利於提高顆粒碳的吸金容量。賀德留等發明了磷酸法生產木質無定形顆粒碳技術，通過對原料(主要是果殼、果核)的預粉碎、浸泡、浮分及低溫下乾燥炭化處理，活化後可得具有較高強度和吸附力的產品。結果表明，原料粒度為 20 ~ 40 目有利於活化劑的滲透，相比氯化鋅法，提高了無定形炭的強度，且碘值>950 mg/g，B 焦糖色>100%，相比物理法其生產成本降低了 40%。
化學活化法自成型製備顆粒碳，是在碳質原料中加入一定數量的化學藥品，進行充分捏合塑化產生焦油等膠黏和增塑性物質，無需另加粘結劑即可成型，經加熱炭活化一步完成的製備方法 。目前，製備顆粒碳使用的化學藥劑主要有 ZnCl2、H3PO4、KOH、NaOH、H2SO4、CaCl2、K2CO3等。不同的化學活化劑，對原料的活化機理各不相同。
粘結劑法
添加粘結劑主要是為了解決原料自身無粘結性，成型困難，產品強度、表面光滑度不理想等問題的成型顆粒碳的製備。粘結劑的種類和用量，很大程度上影響著顆粒碳的強度和吸附性能。加入粘結劑，往往使顆粒碳的部分孔隙堵塞，造成機械強度提高的同時其吸附性能降低。常用粘結劑有煤焦油、澱粉、木焦油、亞硫酸紙漿廢液、粘土、廢糖蜜、羧甲基纖維素、樹脂類等。
煤具有含碳量高、資源豐富、價格低廉等優點，廣泛用於顆粒碳的製備原料。當前，製造煤質顆粒碳所用的原料煤都是無粘結性和弱粘結性的煤，如無煙煤、弱粘煤、褐煤等，因此均需要在原料煤中添加一定數量的粘合劑，使之壓製成型。由於煤焦油的瀝青含量高，對煤粉的粘結能力強，因此，我國煤質顆粒碳工廠大多數採用煤焦油作為粘結劑。杜亞平等採用煤焦油作為石油基顆粒碳的粘結劑，與無煙煤混捏，經擠壓成型，活化製得機械強度較高、微孔發達的顆粒碳，可作為淨化空氣或水用吸附劑。
除了煤質原料，研究者對木質原料及其他原料製備顆粒碳也進行了大量研究。夏洪應等以煙桿廢棄物為原料，木焦油為複合粘合劑，分別採用水蒸氣和二氧化碳活化法製備顆粒碳。結果表明，900 ℃活化時，水蒸氣法顆粒碳呈微孔型，BET 比表面積為 1037 m/g，總孔容積為0.8152 mL/g；二氧化碳法顆粒碳炭也呈微孔型，比表面積為 947.81 m/g，總孔容為 0.48 mL/g，但得率高於水蒸氣法。
顆粒碳作用
對水質淨化有極好的效果，它不但能除去異臭異味，提高水的純淨度。對水中各種雜質如氯、酚、砷、鉛、氰化物、農藥等有害物質也有很高的去除率。可廣泛用於裝填各類大、中、小型淨水器。也適用於糖類，清涼飲料的脫色和精製，以及室內外空氣的淨化，特別是載入了特殊成分的活性炭對室內有害氣體如氨、甲醛等，具有更好的淨化效能。
