柱狀活性炭的制備方法有哪些？

? ? ? ?柱狀活性炭的制備可分為碳前驅體成型和后處理。后處理的工序一般根據其不同的制備條件而有所差異。根據其成型方法不同，目前制備柱狀活性炭的方法主要有整體擠壓成型法和涂載法兩種。

1、整體擠壓成型法

擠出成型是目前國內外制備柱狀活性炭普遍采用的一種成型方法。這種方法是將含炭材料、黏結劑和無機添加劑混合后通過模具擠壓成型，然后將成形體在一定溫度下干燥，固化使塊狀結構穩定，后進行炭化(炭化主要在惰性氣體下進行，常用的惰性氣體是氮氣)，活化(活化可分為物理活化和化學活化，常用的物理活化劑有二氧化碳、水蒸氣和氧氣，化學活化劑有氯化鋅、磷酸和氫氧化鉀)?？捎糜谥苽鋽D出成型柱狀活性炭的含炭材料有酚醛樹脂、活性炭、焦炭粉等。該方法制備的柱狀活性炭由于其結構可調性較好，并能靈活調控孔徑分布、孔密度和機械強度，在工業中使用的較為廣泛。

根據擠出成型所運用的原材料不同，可將此工藝分為3種。

①直接用炭質前驅體進行成型，然后經過干燥、炭化及活化制得柱狀活性炭。

該方法在進行炭質前驅體成型時，原料與黏結劑的使用會根據不同條件確定。當使用無黏性或弱黏性原料時，可在原料中添加黏結劑，常用的黏結劑如甲基纖維素、酚醛樹脂、煤焦油等。將原料與黏結劑混勻后，將其捏合、擠壓，從而制備出完整的柱狀體結構。當使用黏結性較強的原料時，可以不添加黏結劑，直接添加水，經過混合、捏合、擠壓便可制備出成型的柱狀體結構，這種方法雖然沒有添加黏結劑，但是利用具有黏結劑的原料，在炭化時，原料可在熱解階段形成氣-固-液三相膠質體，將原料相互黏結成塊，起到高溫黏結劑的作用。目前配煤法是研究比較多的無添加黏結劑制備柱狀活性炭的方法。

②以粉末活性炭經過成型、干燥、炭化和活化，制備柱狀活性炭。

此方法是以活性炭炭粉為原料，添加黏結劑、粘土等，經過混合、捏合和擠壓等工序制備柱狀活性炭。此法制備的柱狀活性炭只需在較低溫度下熱處理就可以(一般在300℃以下)，所制得的柱狀活性炭比表面積損失小、燒失率小、機械強度高。由于不需要炭化、活化等工序，制備方法簡單，耗能少，因此在工業生產中的應用潛力巨大。

③混合原料經成型、干燥、炭化和活化制備得到柱狀活性炭。

將幾種炭前驅體混合均勻后添加少量或不添加黏結劑，經過捏合，擠壓出柱狀體，再經炭化、活化制備出柱狀活性炭。該方法相對復雜，但由于原料來源性廣，是制備特種活性炭使用較多的技術路線。

2、涂炭法

涂炭法是以柱狀陶瓷為載體，在其上面涂載液體含炭物質，經過干燥、炭化以及活化等工序制備的柱狀活性炭。具體可分為兩步：第一步柱狀陶瓷的制備。將原料與粘結劑混合均勻后，加水捏合成具有較高可塑性的泥料，將此泥料通過模具擠出成型，然后通過干燥，后在高溫下煅燒成多孔結構。常用于制備柱狀陶瓷的材料有堇青石、三氧化二鋁、粘土、莫來石等。第二步含炭材料的涂載。將制備好的多孔陶瓷浸入液體含炭材料中，如酚醛樹脂、聚乙烯、煤焦油、瀝青等，浸入其中一段時間后經過干燥、固化、炭化和活化從而制得具有柱狀狀結構的炭材料。

利用涂載法制備的柱狀活性炭繼承了柱狀陶瓷強度高、孔隙大、壓降低的優點，使其較適合作為化學反應的催化劑載體。但是涂載法制得的柱狀活性炭是由柱狀骨架和含炭材料組合而成，耐磨性較差，在工業應用中易出現炭質涂層成片脫落，堵塞載體通道，使壓降急劇升高等問題。涂載法在工業中的應用受到很大限制。