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试验:酸洗除灰对活性炭酸碱性的影响

作者:宁夏永瑞达炭素有限公司 日期:2020年8月19日

  酸洗是减少活性炭灰分的常用处理方法,其效果明显。但是酸洗除灰对活性炭的酸碱性有影响吗?为了验证,我们可以做试验。试验我们取煤质活性炭、椰壳活性炭、木质活性炭为样品,经过酸洗之后,我们进行对比。

煤质活性炭

  3种不同原料生产的活性炭在酸洗脱灰前后,其酸碱性变化有很大差异。在酸洗脱灰之前,椰壳活性炭的酸性成分含量呈负值,煤质活性炭为正值,且达到300umol/g,而木质活性炭的含量很低甚至也表现为负值。酸洗并经150℃水蒸气处理后,椰壳活性炭和木质活性炭的酸性成分含量增加了250~400pamol/g,而煤质活性炭却减少了150~200jmol/g。这是由于椰壳和木质等生物质原料活性炭的灰分中含有较多能溶于水的碱性成分,如碱金属氧化物和无机盐成分,相当于增加了活性炭与水的悬浮液中的NaOH含量,当活性炭原有的酸性组分含量不足以抵消由灰分所带来的碱性组分时,就会导致用盐酸反滴定溶液中剩余NaOH时, 需要消耗比中和起始加入的NaOH溶液更多的盐酸。

活性炭

  椰壳活性炭酸洗后其灰分降低到0.1%,木质活性炭酸洗后灰分降低到1%左右,说明椰壳和木质活性炭中含有较多的可溶于酸的金属氧化物和无机盐。但煤质活性炭的灰分中含有一些酸性物质,而呈碱性的金属氧化物和无机盐成分较少,导致酸洗后其酸性成分含量降低,且含有较多不能被酸溶解的灰分,因此,酸洗后煤质活性炭的灰分仍高达6%左右。

  根据酸洗对活性炭酸性和碱性成分含量的影响结果可以看出,活性炭中灰分组成对活性炭pH的测定结果以及Boehm滴定分析活性炭表面酸碱性官能团含量结果有很大的影响,容易引起偏差和误解。对于水蒸气活化的活性炭,中国标准(GB/T 12496.2一1999) 和美国标准(ASTM D 3838 -80)都是通过测定活性炭与去离子水悬浮液的过滤液的pH来表示活性炭的pH,未考虑活性炭灰分中可溶性金属氧化物和无机盐的影响,显然,用这两种标准方法所得到的pH不能正确反映活性炭表面的酸碱性。

酸洗活性炭

  通过测量去离子水多次浸泡后活性炭的pH,也发现未浸泡活性炭的pH和电导率与多次浸泡后的有明显区别。同样,采用Boehm滴定分析活性炭表面酸碱性官能团含量时,活性炭中灰分的金属氧化物和无机盐必将造成滴定结果的明显偏差。由于生物质原料与煤原料生产的活性炭的灰分组分差异很大,在涉及活性炭酸碱性和表面化学性质的分析与应用时需要区别对待。