河南椰島載體活性炭與催化結合的應用特點及生產工藝
椰島公司生產的催化載體活性炭廣泛適用于天然氣及其它含有汞[Hg]的廢氣。還特別適用于其它方法不能除去的低濃度含汞氣體處理,使其達到或低于國家排放標準。
催化劑載體的活性炭細孔發(fā)達,且具有大的比表面積和熱穩(wěn)定性,故是優(yōu)良的催化劑載體。通過將活性炭浸在金屬鹽的水溶液中等方法可使催化劑擔載其上,為了使之均勻分散要用表面被氧化的活性炭,其作為擔體的性能由細孔結構及表面化學結構所決定。表面酸性官能團以及自由基,電子授受能力等都能給予各種影響。將鉑、鈀等鉑族催化劑擔在活性炭上的催化劑對加氫反應,特別是有關氫的反應等具有優(yōu)良的催化性能;钚蕴恐袚d有微量過渡金屬時,與單獨使用金屬時相比,氫表現出明顯的可逆吸附現象,這被稱之為溢出(Spillover)現象。
維尼綸觸媒載體活性炭:
高級別活性炭產品,用CCL4吸附≥80%,硬度≥97%的椰殼活化料,采用先進后加工技術生產的觸煤載體炭廣泛用于纖維合成,醫(yī)藥中間體合成等化工流化床反應裝置。
產品包裝:內塑外編二層包裝、每袋凈重25kg,亦可按用戶需要調整。
主要產品的品質指標:(指標可按客戶需求調整)
醋酸吸附量:500-580mg/g,醋酸鋅吸附7.5-8.5mg/g
強度(%)≥80;堆積密度0.38-4.0;水份(%)≤5;灰份(%)≤1.5;pH:7-8
顆粒粒度分布:+24目≤0.5%、24-28目≤30%、28-32目占25%、32-35目40%、-48目≤0.5%。
活性炭在催化劑上的應用如下:
(1)異構化作用 用鎳—炭催化劑使植物油(如棉籽油、亞麻油、菜籽油等)異構化,從非共軛的油變成共軛的形式。 (2)氫化、脫氫和脫氫芳構化,環(huán)化及異構化作用:用載鈀或鉑的活性炭作催化劑可起到這種催化作用。
(3)烯烴的低壓聚合作用 用含鎳、鈷或它們的氧化物的活性炭作催化劑能使烯烴聚合。
(4)合成纖維 在維尼綸生產上用含醋酸鋅的活性炭作催化劑,使乙炔和醋酸合成醋酸乙烯酯。
(5)松香再加工 用含鈀的活性炭作催化劑生產岐化松香和氫化松香等。
(6)合成氯乙烯 用含二氯化汞的活性炭作催化劑,使乙炔和氯化氫合成氯乙烯。
在直接用活性炭作催化劑方面如:
(1)制造過氧化氫 用活性炭覆蓋的多孔管作陰極,使從陰極上放出的氫同壓入的氧作用生成過氧化氫。
(2)使硫化氫轉化為元素硫 活性炭能吸附硫化氫并使氧化成元素硫,以除去氣體中的硫化氫。
(3)活性炭催化均四氯乙烷脫HCl制備三氯乙烯、甲烷裂解制氫活性炭催化劑
(4)水的脫氯作用 活性炭能起吸附和催化兩種作用,從水中除去氯。
(5)用于生產光氣,三聚氯氰,氯乙烷,鹵化磺酰,農藥中間體.由于活性炭的催化作用能使氯和一氧化碳反應生成光氣;使二氧化硫和氯反應生成硫酰氯;使氯和氫反應生成氯化氫;使溴和水蒸汽反應生成氫溴酸;使硫酸亞鐵氧化硫酸鐵;以及作為三聚氯氰聚合物反應的催化劑載體。
在生產過程中,提高載體活性炭吸附性能的唯一辦法就是控制生產工藝,使單位體積內盡可能多地增加載體活性炭的孔隙結構。因此吸附性越高的載體活性炭由于含有大量的孔隙,使得其本身的密度變得越來越小, 這就是為什么吸附性越好的載體活性炭手感越輕的原因(前提是使用同一種原料生產,沒有浸過水或吸附過其他物質)。同時隨著吸附性的提高載體活性炭的生產成本也就越 高,而且是呈幾何級數增長,這就是市場上有用低吸附載體活性炭冒充高吸附載體活性炭銷售的動機。
載體活性炭經氧化處理后,表面酸性基團大量增加,表面親水性增強,零電點pH(pHPzc)值降低,而硝酸氧化同時可導致載體活性炭的結構塌陷,比表面積降低。
需要注意的是,氧化改性可增強載體活性炭對C02, SOz、苯、金屬離子等極性較強的物質的吸附,但減弱了對苯酚、腐殖酸等以疏水性為主的有機物的吸附。
熱處理改性特點
載體活性炭的堿性主要是由于酸性含氧基團的缺失,因此,可以通過在不同氣體中加熱載體活性炭的方法去除表面氧而獲得堿性特性。在H:和N:等惰性氣體高溫(>700'C)處理可達到這一目的,HNO3氧化載體活性炭表面嗜加竣基等酸性基團含量,它們可以通過高溫處理去除。
經過高溫處理后,載體活性炭的基本微晶增大,石墨化程度提高,微孔容積和比表面積基本不變,堆積密度增大。
還原改性特點
在適當的溫度下,通過還原劑對載體活性炭表面的官能團進行還原改性,能夠提高一含氧堿性基團的含量,載體活性炭增強表面的非極性,處理后的載體活性炭對非極性物質具有更強一的吸附能力。還原改性的手段主要集中在H2或N2等惰性氣體對活件炭的高溫處理和氨水浸漬處理。
負載金屬離子改性一
負載金屬離子改性的原理大都是通過載體活性炭的還原性和吸附性,使金屬離子在載體活性炭的表面上優(yōu)先吸附,再利用載體活性炭的還原性,將金屬離子還原成單質或低價態(tài)的離子,通過金屬離子或金屬與吸附質較強的結合力,從而增加載體活性炭對吸附質的吸附性能。目前經常用來負載的金屬離子包括銅離子、鐵離子等。但是,當金屬浸漬量過高時,會堵塞部分孔隙結構,造成載體活性炭吸附能力的降低。
酸堿改性
酸堿改性是利用酸、堿等物質處理載體活性炭,根據實際需要調整載體活性炭表面的官能團至所需要的數量。通常對載體活性炭進行酸堿改性是為了改善載體活性炭對以銅離子為代表的金屬離子的吸附效果,常用的改性劑有HCI, NaOH、檸檬酸。研究表明,NaOH處理可以增加載體活性炭表面經基的數量,而HCI處理則大大增加了諸如酚經基、內醋基等含單鍵氧官能團的數量。
等離子體改性
作為一種非熱平衡的等離子體,其絕大多數粒子的能量足以破壞載體活性炭表面原有的化學鍵而形成新鍵,從而賦予表面新的特性。利用微波等離子體加熱處理載體活性炭,可以在短時間內處理增大載體活性炭的比表面積,微小附著物從載體活性炭微孔周圍被除去,增加炭表面的凹凸程度,提高載體活性炭對各種有機化合物(如苯、甲苯、醋酸乙醋及二硫化碳)的吸附能力。
載體活性炭雖然在外型和用途方面可以有許多品種,但載體活性炭有一個共同的特性,那就是“吸附性”。載體活性炭產生吸附性的原因就是因為它有發(fā)達的孔隙結構,就象我們所見到的海綿一樣,在同等重量的條件 下,海綿比其他物體能吸收更多的水,原因也是因為它具有發(fā)達的孔隙結構。但載體活性炭的這種孔隙結構是肉眼無法看見的,因為他們只有1×10-12mm—10 -5mm之間,比一個分子大不了多少。載體活性炭孔隙發(fā)達的程度是難以想象的,若取1克載體活性炭,將里面所有的孔壁都展開成一個平面,這個面積將達到1000平 方米(既比表面積為1000g/m2)!影響載體活性炭吸附性的主要因素就取決于內部孔隙結構的發(fā)達程度。
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