煤質顆粒活性炭

一個統一的標準對煤質柱狀活性炭進行質量控制。因此，建立相關煙用活性炭標準對行業內企業開發活性炭複合嘴棒有重要指導意義。制訂活性炭行業、國內外標準查詢情況： 性能指標 活性炭過濾嘴的生產過程中要求抑制粉塵的產生，所以我們希望能設定一個比較高的強度指標。經多家活性炭濾嘴棒廠家的生產實踐表明，從抑制粉塵和保護切刀口方面考慮，煙用活性炭的強度要大於90%以上，才便於加工利用。

在我國的東亞鄰國日本和韓國，活性炭複合濾嘴捲煙佔據市場主導地位。在我國強度都起到非常重要的作用， 根據對國內外活性炭標準的查詢，主要物理性能指標有：形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數、粒度、強度。依據：主要是根據國內多家捲煙企業和濾嘴棒生產企業的活性炭樣品的檢測結果和生產經驗制定。同時少量參考GB/T02-1999木質淨水用 顆粒活性炭的質量標準中的指標，根據煙用活性炭的特點，擬定了以下指標值。 全國各種活性炭廠眾多，生產水平不盡相同，而捲煙複合嘴棒中，活性炭是最重要的組成部分，為保證複合嘴棒捲煙產品的質量，需要能是吸附不凝性氣相有害組份。 煤質柱狀活性炭產品的性能指標可分為物理指標（包括功能指標）、化學指標指標、安全性指標和其它共性指標。四種性能指標對活性炭的選擇和應用、測試方法、 煤質柱狀活性炭的種類很多，按原料不同可分為植物原料炭、煤質炭、石油質炭以及其它炭（如紙漿廢液炭、合成樹酯炭、有機廢料炭、骨炭、血炭等 我國是捲煙生產和消費大國，活性炭濾嘴煙因能大大改善對煙氣的過濾效果，減少煙氣中的有害成分，作為低毒捲煙的一個品種，今後在我國 標準的主要目的是為了統一全行業使用活性炭的質量水平，促進活性炭生產企業提高產品質量，更好的為捲煙行業服務。 ^[1] 

活性炭按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆粒活性炭（或破碎活性炭）、成型活性炭（或定型顆粒活性炭）、球型炭、纖維狀炭、織物狀炭、無臭、無味，不溶於水和有機溶劑，耐酸、耐鹼，能經受高温和高壓作用，被廣泛地應用於各個領域。其外觀為暗黑色柱狀顆粒或不定型顆粒狀，具有很大的比表面積，合適的孔隙結構，機構強度高，能經受高温、高壓作用，不易破碎灰，使用壽命長等特點。

A型 煤質柱狀活性炭： 廣泛應用於溶劑回收、工業廢氣淨化、防護裝具、家裝空氣淨化、電廠原水淨化、飲用水淨化，中水回用等方面。

B型 煤質柱狀活性炭： 廣泛應用於純淨水處理、電廠原水處理、電子廠用水處理、化工顏料用水處理、食品廠和製藥廠用水處理，以及污水廠生物載體、工廠及垃圾場的廢氣處理，中水回用,海水養殖育苗等方面。

C型 煤質柱狀活性炭：　廣泛應用於在純淨水製造、污水處理、污水生物載體、海水養殖，以及冷庫保鮮、工廠空氣淨化等領域中使用。

D型 原煤破碎顆粒活性炭：適合應用於電廠原水淨化、自來水淨化。尤其在化工污水的過濾淨化處理以及電廠鍋爐採用苦鹹水的氯根處理方面,有很好的處理效果理。

E型 原煤破碎顆粒活性炭：適合應用於電廠原水淨化、尤其在化工污水的過濾淨化處理以及電廠鍋爐採用苦鹹水的氯根處理方面，有很好的處理效果理。以及高爾夫球場的土壤改良等工程。

F型 煤質粉狀活性炭：主要適用於自來水淨化，用以吸附原水中的有機物、餘氯和異味，降低濁度，改善口感，使其達到飲用水的標準。該品在污水處理行業也有良好的處理效果。 ^[1] 

化學指標：灰分、水分、PH值、重金屬 煤質柱狀活性炭是具有多孔隙結構、有很大的比表面積和吸附能力的炭。它具有發達的微孔，對氣相中有害物有明顯吸附效果。 活性炭性質穩定，無毒。

物理性能指標：強度、比表面積、粒度分佈、表觀密度、 強度指標：≥90.0% 表面積、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值等。

安全性指標主要有：鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量等重金屬含量等。

吸附性能指標有:：比戊間二烯、丁酮、苯、甲苯等。

制定活性炭標準的意義： 據美國《科學新聞》報道，由醋酸纖維製成的普通濾嘴捲煙並不安全。有文獻指出，含活性炭的過濾嘴能吸附捲煙煙氣中的乙醛、乙腈、異 ，隨着降焦減害工作的深入，活性炭複合濾嘴棒使用越來越廣泛。 活性炭因其特殊物理化學性質－巨大的比表面帶來的高吸附性、良好的可加工性能，在低焦油、高安全性捲煙中得到越來越廣泛的運用。國際上對用活性炭吸附捲煙煙氣中有害組分作過廣泛深入的研究，認為以煙重1%～15%的活性炭加入過濾材料炭潛在的巨大市場，前景相當樂觀。 標準中選定的煙用活性炭的性能指標有： 活性炭用於濾嘴棒中，主要考慮的是它在加工過程中的適應性、質量穩定性，以及煙支的抽吸品質，綜合各方面的原因，基於國內煤質柱狀活性炭指標的確定合嘴棒以及使用複合嘴棒的捲煙的可加工性和內在品質具有很大影響。康的危害作用比較明顯，並且對改善捲煙的抽吸品質有着較好的作用。 ^[1] 

煤質顆粒活性炭是以原煤為原料，經過炭化、活化，製成的一種多孔性碳素物質。它具有一定的機械強度和很大的比表面積，具有很強的吸附性能，廣泛地應用於化工原料氣體、化工合成氣體、製藥工業用氣、飲料用二氧化碳氣體、氫氣、氮氣、氯氣、乙炔、乙烯、裂化氣、惰性氣體等的淨化及原子設施排氣等的淨化、分離和精製醫藥、化工、食品工業及環境保護等多個領域。活性炭產品的質量，與生產過程中的每個工序都密切相關。 ^[2] 

由於成煤過程中的條件不同、煤階不同，其含碳量、含氧量、含氫量不同，揮發分不同，煤的結構不同，導致炭化後製成的炭化料性質也不同。煤制炭化料通常分2 種：普通炭化料和低漂浮炭化料。在大同地區，同樣是8 號煤層，丁村、楊樹灣的煤就可以製成低漂浮炭化料，而甸灣的煤只能製成普通炭化料。同樣是11 號煤層，大陸坡的煤就可以製成低漂浮炭化料，而青磁窯的煤只能製成普通炭化料。2種炭化料的性能區別在於漂浮率和結塊性不同，這是由於成煤條件不同，導致煤的化學結構不同，炭化後得到的炭化料特性也不同。 ^[2] 

生產活性炭的原料是炭化料，即半焦，半焦的質量直接影響活性炭的質量。要想生產出優質的活性炭必須從原材料抓起，嚴格把關。

1、炭化料的初步孔隙結構對活性炭品質的影響。活性炭的生產過程其實是炭化料再次造孔的過程。如果煤在成為半焦的過程中炭化温度控制不當，就會直接影響炭化料的孔隙結構，使初步孔隙發育不良，從而使活性炭的孔隙發育受到制約，產品質量受到影響。

2、炭化料中的灰分對活性炭品質的影響。炭化料中的灰分主要是炭中礦物質燃燒後的殘渣含量。生產活性炭時，其灰分大部分留在活性炭中，因此活性炭灰分比原料灰分大2 ～ 3 倍。所以，對灰分的要求是越低越好。如果炭化料中灰分過高，會影響活性炭的機械強度，影響活性炭的孔隙結構，降低活性炭的吸附能力。另外，如果灰熔點高，可以提高活化温度，增加產量，如果灰熔點低，會在活化過程中，造成活化爐產品道焦結，堵塞料道，影響活性炭的產品質量，嚴重時會燒壞爐芯，導致爐體報廢，造成重大事故。

3、炭化料揮發分對活性炭品質的影響。炭化料的揮發分是指炭化料在隔絕空氣時，在一定温度（900 ± 10）℃下加熱7 min，所揮發出來的質量百分比。這其中不但有有機物受熱分解，還會有礦物質分解。在活化爐正常生產過程中不需外加熱源，主要是靠炭化料中揮發分的逸出，以及活化反應產生的可燃氣體的燃燒來提供量。如果揮發分過高，會造成產品燒結，活性炭的孔隙發育不良，甚至料道堵塞; 如果揮發分太低，會使產品的燒失率加大，產率降低。同時，影響活性炭的外觀。所以，要求炭化料的揮發分在8% ～ 15%。

4、炭化料水分對活性炭品質的影響。炭化料中的水分主要來源於半焦的熄焦水。在活化過程中，由於水分的蒸發，爐温降低，造成活化爐熱量損失，從而影響活性炭的活化質量。

5、炭化料粒度對活性炭品質的影響。對於不同粒度的炭化料，在活化爐中，由於活化反應受活化劑在碳層內擴散速度的影響，所以，顆粒小的炭化料其活化速度快；顆粒大的炭化料則由於活化劑與碳的接觸面積小，所以會發生顆粒外部已燒失，而內部卻還未完全活化的情況。如果顆粒大的炭化料活化程度達到最佳時，則與大顆粒一起活化的小顆粒物料就難免會燒過，導致碘吸附值下降。因此，在相同的工藝條件下，炭化料粒度的均勻性直接影響其活化速度及活化料質量的穩定性。所以炭化料粒度要均勻，通常要求炭化料粒度在3 ～ 8 目。

6、炭化料反應性對活性炭品質的影響。炭化料的反應性也叫活性，是指在一定温度條件下，與不同的介質相互作用的反應能力。這些反應是製造粒狀活性炭時，活化階段的主要反應。炭化料反應性好，就會使活化料生產週期短，產量高，灰分低，吸咐性能好，生產成本相對較低。 ^[2] 

煤氣廠使用的活化爐是斯列普活化爐，是一種以水蒸氣和煙道氣為活化劑，交替進行活化的爐型。根據斯列普活化爐特有的結構及產品指標的不同，通過調整工藝指標，可生產不同指標要求的活性炭，並且使其在活化過程中質量、產量達到最佳效果。

1、活化温度對活性炭吸附性能的影響

隨着活化温度的升高，碘吸附值和亞甲蘭值呈上升趨勢，產率和強度則呈下降趨勢。隨着温度的提高，活化反應速率也提高。但活化温度過高，勢必造成進爐的風量增加，爐氣含氧量相對較難控制，炭的燒失率也在加大，產率降低，灰分增加。另外，温度過高，活性炭內的微孔反而減少，吸附能力下降。其次，還易造成產品通道堵塞，降低產量，嚴重時影響活化爐使用壽命。因此，將活化温度控制在一定範圍內，對提高活性炭產品質量非常重要，煤氣廠的活化温度一般控制在850 ～ 950 ℃。

2、水蒸氣壓力和流量對活性炭吸附性能的影響

由於放出熱量足以使活化反應處於熱平衡狀態，兩半爐之間定期交替運行，使活化温度穩定，活化效果好，產品質量均勻，吸附能力強。為了保證水蒸氣與炭化料的充分接觸，加速活化反應，提高活化效率，可以提高水蒸氣的實際需求量。如果水蒸氣壓力低、流量小，則放熱反應大於吸熱反應，爐温不易調控，燒失率大，活化反應緩慢，活性炭質量、產量均下降。如果水蒸氣壓力高，流量大，則爐壓高，爐內氣氛不易控制，影響安全和活化爐使用壽命

3、 活化爐內壓力對活性炭吸附性能的影響

活化爐必須保持正壓操作，爐壓過高，容易從爐體各處噴出活化氣體，引起爐外着火，影響安全生產和活化爐壽命，也不利於炭化料內反應後的活化氣體逸出，孔隙打不開，影響活化效果；爐壓過低，易從爐外吸進空氣，引起炭的燒失率增加，嚴重時，吸進的空氣與爐內活化氣體發生爆炸，引起事故。因此，冷卻半爐爐壓一般控制在80 ～ 100 Pa，加熱半爐爐壓控制在20 ～ 40 Pa 最為合適。

4、活化時間對活性炭吸附性能的影響

活化時間一般根據產品活化情況確定，需生產碘吸附值高的活性炭，一般適當延長活化時間即可。但活化時間過長，炭的燒失率加大，灰分增加，強度降低，嚴重時碘吸附值反而降低，且易造成產品道的堵塞，一般活化時間應控制在40 ～ 45 h。 ^[2]