KOH活化法是20世紀(jì)70年代興起的一種制備高比表面積活性炭的活化工藝,其活化過(guò)程是將原料炭與數(shù)倍炭質(zhì)量的KOH或NaOH混合,在不超過(guò)500℃下脫水后于800℃左右煅燒若干時(shí)間,冷卻后將產(chǎn)品洗滌至中性即可得到活性炭。反應(yīng)機(jī)理是活化過(guò)程中被消耗的炭主要生成了碳酸鉀,同時(shí)在800℃左右,被炭還原的金屬鉀(沸點(diǎn)762℃)析出,金屬鉀的蒸氣不斷進(jìn)入碳原子所構(gòu)成的層與層之間進(jìn)行活化,這兩個(gè)反應(yīng)使產(chǎn)物具有很大的比表面積。[2]KOH法活性炭主要應(yīng)用在超級(jí)電容器領(lǐng)域。以椰殼為主要原料所制得的活性炭比表面積可接近3000m2/g,比電容可超過(guò)200F/g,同時(shí)還可表現(xiàn)出非常優(yōu)良的儲(chǔ)氫和儲(chǔ)甲烷能力,在77K和100kPa的情況下,儲(chǔ)氫量可達(dá)到2.94%,壓力提高至1MPa,儲(chǔ)氫量可達(dá)4.82%。[2]
)微波輔助化學(xué)活化由于在活性炭制備過(guò)程中,傳統(tǒng)的爐膛加熱存在耗工、耗時(shí)且物料受熱不均的缺點(diǎn),因此微波的引入可以實(shí)現(xiàn)物料內(nèi)部均勻加熱,同時(shí)可方便地快速啟動(dòng)和停止,耗時(shí)比傳統(tǒng)工藝短得多。因此,微波輔助化學(xué)活化可以顯著縮短生產(chǎn)時(shí)間,從而地提高生產(chǎn)效率,亦可降低環(huán)境污染。通常的磷酸法、氯化鋅法和氫氧化鉀活化法均可采用微波加熱,而且研究表明微波加熱法亦可得到的活性炭,尤其適用于KOH活化法制備超級(jí)電容活性炭。然而微波加熱制備活性炭仍處于實(shí)驗(yàn)階段,主要原因是設(shè)備投資大,能耗高。[2]
活性炭吸附的主要特點(diǎn)
吸附劑:能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)。
吸附劑可按孔徑大小、顆粒形狀、化學(xué)成分、表面極性等分類,如粗孔和細(xì)孔吸附劑,粉狀、粒狀、條狀吸附劑,碳質(zhì)和氧化物吸附劑,極性和非極性吸附劑等。
常用的吸附劑有以碳質(zhì)為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類吸附劑(如硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等)。
活性炭與其它吸附劑如硅膠、活性白土、沸石以及各種樹(shù)脂類吸附劑相比較時(shí),具有許多特點(diǎn)。
(一)、屬于非極性吸附
是疏水性的非極性吸附劑,能選擇性地吸附非極性物質(zhì),而對(duì)不飽和的含碳化合物,如含雙鍵或三鍵的化合物,選擇性吸附的能力小。
硅膠、礬土類吸附劑是極性(親水性)吸附劑,對(duì)極性分于的選擇性吸附能力大,即對(duì)不飽和的含碳化合物的吸附力大。例如,以活性炭和硅膠作為色譜柱,分離溶于石油醚溶液中的肉桂酸、硬脂酸和軟脂酸的混合物時(shí),吸附的次序兩者恰好相反。
杜賓寧認(rèn)為,在活性炭的吸附中,由于活性炭的非極性的性質(zhì),只有范德華力中的彌散力的作用引起物理吸附。這種彌散力的產(chǎn)生是由于在任何分子(包括非極性分子)之間負(fù)電荷在電子云不同點(diǎn)上發(fā)生偶然的瞬時(shí)集聚而引起的。這特點(diǎn)使活性炭較適合于對(duì)有機(jī)化合物的吸附,特別是芳香族化合物