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蜂窩活性炭的結(jié)構(gòu)特征有哪些?

2021-07-01 產(chǎn)品知識

蜂窩活性炭是指具有許多狹長、直的(或者彎曲的)平行通道的新型整體結(jié)構(gòu)活性炭,其較早見于日本的報道。在眾多的活性炭產(chǎn)品中,蜂窩活性炭具有其突出的優(yōu)點:首先,蜂窩活性炭包含了活性炭原有的優(yōu)點,例如:比表面積大、表面化學(xué)官能團(tuán)穩(wěn)定、抗酸堿腐蝕性、疏水性等;其次,由于自身獨特的蜂窩狀結(jié)構(gòu),使其具有開孔率高、幾何表面積更大、擴(kuò)散路程短、耐磨損等新優(yōu)點。在其眾多的優(yōu)點中,較大優(yōu)點莫過于壓力損失小,在同樣條件下,蜂窩活性炭的阻力僅為同比顆粒活性炭的1/10左右。

蜂窩活性炭的結(jié)構(gòu)特征有以下幾點:

按制備過程的差異可將蜂窩活性炭分為兩種結(jié)構(gòu)類型:整體式蜂窩結(jié)構(gòu)和涂層式蜂窩結(jié)構(gòu)。

整體式蜂窩結(jié)構(gòu)在蜂窩結(jié)構(gòu)形成期間添加炭或炭前驅(qū)體,雖然單位體積的蜂窩結(jié)構(gòu)含炭量較高,但其機(jī)械性能差,一旦結(jié)構(gòu)被損害,重建反應(yīng)器的費用昂貴。因此,確保整體式蜂窩結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度顯得尤為重要。

涂層式蜂窩結(jié)構(gòu)由蜂窩結(jié)構(gòu)和涂在載體上的炭層組成,這種結(jié)構(gòu)使其單位體積的蜂窩結(jié)構(gòu)含炭量比整體結(jié)構(gòu)要低,但機(jī)械特性強(qiáng)。對涂層蜂窩結(jié)構(gòu)來說,其主要缺點是涂層成片脫落,因為涂層成片脫落會造成活性炭材料減少且對上流式裝置有害;因此,能否使涂層牢固地粘附在塊狀結(jié)構(gòu)上是防止涂層成片脫落的關(guān)鍵。

蜂窩活性炭實拍圖

通常的蜂窩活性炭主要有圓柱形、橢圓柱形和長方體三種外形,它們含有正方形、圓形、六邊形或三角形的通道,具有較大的比表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu),蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有平行的直通通道,其直通孔道具有的大小和表面特性使其動量、質(zhì)量和熱量的傳遞特性在各個通道內(nèi)完全一致,這就避免了固定床中顆粒催化劑隨意性堆積而造成流體不均勻和產(chǎn)生熱點現(xiàn)象的可能性。

蜂窩活性炭結(jié)構(gòu)主要有三個幾何特征參數(shù):通道或腔胞的形狀、通道的尺寸以及壁厚。其他特征參數(shù)如胞密度(單位表面積的胞個數(shù))、幾何表面積和孔隙率,都可由前面三個參數(shù)計算得到。典型的通道尺寸為0.8-2mm,壁厚為70-250μm。

蜂窩活性炭作為一種新型的活性炭產(chǎn)品,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,從強(qiáng)度、形狀以及成本等方面都有了很大地改進(jìn)。蜂窩活性炭將活性炭和蜂窩狀結(jié)構(gòu)各自的特點整合于一體,使其在氣體凈化、儲存以及催化載體等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。但是目前國外對蜂窩活性炭的研究比較多,而國內(nèi)相對較少,隨著人們對其結(jié)構(gòu)和性能不斷深入的認(rèn)識和研究,蜂窩活性炭將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

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