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作者:永宏活性炭2020/8/11 3:11:32






说到活性炭肯定就会想到是黑色的颗粒或柱状,活性炭的生产更为重要的两大工序是炭化和活化,炭化就是在低温缺氧的情况下对含碳物质进行闷烧,活化是在高温时通入活化剂(通常是水蒸气)进行的,活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高达30℃以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;木质活性炭,又分为杏壳活性炭,枣壳活性炭,核桃壳活性炭,椰壳活性炭,木质柱状活性炭,木质粉状活性炭等。当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以,水质的PH不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。



活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳,也有排列规整的晶体碳。活性炭是一种经特殊处理的炭,具有无数细小孔隙,表面积巨大,每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料,如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。活性炭由很强的物理吸附和化学吸附功能,而且还具有消毒作用。消毒作用就是利用了其巨大的面积,将毒物吸附在活性炭的为空中,从而阻止毒物的吸收。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质的吸收。固体不能流动并且比液体变形困难得多,主要是通过吸附表面上的其他物质来降低表面能(液体也可以这样做)。



活性炭80%-90%以上由碳元素组成,这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。除了碳元素外,还包含有两类掺和物:一类是化学结合的元素,主要是氧和氢,这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中,或者在活化过程中,外来的非碳元素与活性炭表面化学结合,如用水蒸气活化时,活性炭表面被氧化或水蒸气氧化;木炭内部有许多极细的孔,孔的直径小,因此总表面积大,吸附能力强。另一类掺和物是灰分,它是活性炭的无机部分。碳罐活性炭厂家在此活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成, 而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的,活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用,这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭为主的物质作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。


活性炭微观结构对玉米朊脱色效果的影响

玉米朊是玉米的主要储藏蛋白,具有良好的耐水耐油性、阻氧性、可成膜性、生物相容性,被视为理想的鲜食保鲜以及糖果和药片的包壁材料。目前,商业玉米朊的制备常采用有机溶液浸提法,该方法在获得玉米朊的同时会使玉米黄粉中的色素和异味物质溶出,导致玉米朊呈现***,影响包壁时的透明度和色泽,限制其在食品和***领域的应用。因此,对玉米朊的脱色处理十分必要。也可以用液态含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成,还可以用粉状活性炭加粘结剂成球加工而成。

1.活性炭的静态吸附效果分析

经ACP脱色后的色素吸附率和玉米朊的损失率分别为77.31%和24.80%,而ACD的色素吸附率和玉米朊损失率分别为67.27%和26.12%。由此可知,ACP的脱色效果要优于ACD。以ACD为吸附剂,玉米朊复溶溶液和萃取液为吸附对象时,经活性炭脱色后,两种吸附对象玉米朊中的色素含量分别为6.560×10-2μg/mg和6.620×10-2μg/mg,无显著性差异(P>0.05)。在木质活性炭方面,国内木粉活性炭生产企业主要分布在福建,江西,浙江,江苏等省,森林资源丰富,其中福建,江西,浙江省占***总产量的85%以上。因此,玉米朊生产企业可对玉米朊萃取液直接进行脱色处理。

2.活性炭的结构表征

ACD颗粒块状较多,颗粒大小比较集中;ACP颗粒杆状较多,这可能增加脱色后活性炭分离的难度。ACD和ACP表面均含有丰富的孔结构。ACP结构向活性炭内部延伸,表面呈现蜂巢状,属中空结构;ACD颗粒表面有褶皱和凹陷现象,但孔结构不明显。这些现象可能表明ACP比表面积更大,吸附能力更强。1不饱和电子云的影响由于制备过程中,活性炭的基本微晶结构受到不完全石墨层(其中一部分被烧掉)的干扰,这明显改变了骨架中电子云的排列,出现不完全饱和价格。通过扫描电子显微镜图可大致了解两种活性炭的表面形貌及孔数量的多少,但无法辨别出活性炭的中孔和微孔。

2.2孔隙结构分析

ACD和ACP对氮气的吸/脱附等温线呈闭环形,高压范围内出现明显的滞后环。说明ACD和ACP对氮气的吸/脱附等温线属于Ⅱ型等温线,且两种活性炭中存在大量的中孔结构,因此,ACD和ACP的孔结构为微孔和中孔混合结构。ACP具有较高的总比表面积(大于1400m2/g)和总孔容积(大于1.3cm3/g),微孔和中孔容积占总容积总量30%和70%左右,微孔表面积占总表面积的一半以上,表明ACP的微孔和中孔结构发达,因此具有较强的吸附性能。把含碳的有机物质加热炭化,去除全部挥发物,在经***(如ZnCl2等)或水蒸汽活化,制成多孔性炭素结构吸附剂。ACD的比表面积仅为ACP的1/2左右,但脱色效果仅略逊于ACP,说明活性炭表面积大小和孔隙的分布情况不能单一的用来判定活性炭对玉米朊的脱色效果。



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