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炭浆法提金工艺-活性炭的性质

2019-02-21   
活性炭是一族吸附物的总称。用于出产活性炭的质料有果壳、果核、木材、煤炭等天然材料、一些出产下脚料和人工合成材料等。世界各国出产的活性炭种类多达数千种,其间许多种类为专用炭,也有不少是用于脱色、脱臭和脱除有害组分的制药、制糖、味精、冶金、化工和环保等用炭。用于从化浸出矿浆中吸附收回金、银的专用炭起步较晚,如今的最佳种类是椰壳炭,但各国也有几十个牌号。其次是杏核、橄榄核、桃核等果核炭以及多种人工合成炭。
活性炭没有断定的结构式或化学组成,不同产品一般只能由它们的吸附特性来区别。依据X射线衍射研讨证明,活性炭的典型结构与石墨的典型结构近似。图1是石墨和活性炭的典型结构暗示。从图中看出,石墨是由联结成六角形的炭原子层组成,各层之间由范德华力(Van der Waals force)维系在约0.335nm的间隔,任何一个平面上的炭原子都处在下面一层六角形中部的上方。而活性炭则不像石墨那样有规矩摆放,它的六角形炭环许多现已开裂,其整体结构较紊乱。活性炭虽也由与石墨类似的细小炭晶片组成,但它的晶片只要几个炭原子厚,并由一些炭分子构成许多开口孔穴的壁。这些开口孔穴直径约在0.8~200nm之间,它使活性炭呈多孔结构,而具有很大的比表面积(600~1500m2∕g)。不同活性炭的开口孔穴直径和比表面积巨细,是选用不同质料、使用不同的炭化和活化条件制作而成的。

图l  石墨(a)和活性炭(b)的典型结构暗示图
用于从化矿浆中吸附金的活性炭是选用高温热活化方法制得的,行将椰壳或果核等在500~600℃的惰性气体中进行脱水和炭化,再于800~1100℃的水蒸气、二氧化碳、空气或它们的恣意混合气体中进行活化,而使它的微晶安排占优势。经这样制作的典型椰壳炭,孔径在1.0nm左右的孔穴,约占孔穴整体积的90%(图2)。因为如今各国出产的椰壳炭有几十个牌号,能用于从炭浆法中提金的椰壳炭(其它种类炭可参照)其物理性质和化学吸附特征列于下表。

图2  典型活性炭的孔穴巨细散布率
A-椰壳炭粒;B-煤质炭粒
表  典型提金椰壳活性炭的物理、化学特性





分类

技能特性

数值


物理性质

颗粒密度(置换法测定)∕g·mL-1

0.8~0.85


堆密度∕g·m-1

0.48~0.54


孔穴巨细∕nm

1.0~2.0


孔穴体积∕mL·g-1

0.7~0.8


球盘硬度(ASTM,即美国实验材料标准)∕%

97~99


粒度①∕mm(H)

1.16~2.36
(14~8)


灰分∕%

2~4


水分∕%

1~4


化学吸附特性

比表面条(N2,BET,即布伦纳-特-特勒氮测定法)
∕m2·g-1

1050~1200


碘值∕mg·g-1

1000~1150


值∕%

60~70


值∕%

36~40
    ①鉴于细粒炭吸附效率高,跟着磨矿细度的进步和筛分技能的改善,如今用炭多为-8~+20目(-2.36~+0.83mm)。
活性炭的元素组成虽以炭为主,但也含有少数氢和氧。它们中常有一部分与活性炭表面结合以官能团的方式存在。现已查明,活性炭中常见的官能团有羧基、酚羟基和醌型羰基,也发现有普通型内酯、荧光素型内酯、羧酸酐和环状过氧化物等。它们坐落活性炭层中环状网的决裂边际上。这些表面氧化物对活性炭的化学吸附起着重要作用。因为炭的表面上一起有必定数量的羧基和酚基,因此活性炭既适于从馥性介质中、也适于从碱性介质中吸附物质。
在活性炭的许多特性中,孔穴巨细是一项重要目标。因为炭能吸附碘分子的孔穴直径最小为1.0nm,它与活性炭从化液中吸附金要求的孔穴直径附近,故碘值是衡量提金活性炭的一个重要目标。且提金炭有必要具有小的孔穴血径、大的孔穴体积和很高的比表面积。此外,质量优秀的提金炭有必要具有杰出的耐磨性,能在恶劣的操作环境中,屡次和长期饱尝剪切、紧缩、磕碰等作用力而坚持结构完好,和尽可能小的磨削丢失。