什么是活性炭的物理活化法？

物理法通常又稱氣體活化法，是將已炭化處理的原料在800 ～1000℃的高溫下與水蒸氣，煙道氣（水蒸氣、CO₂、N₂等的混合氣）、CO或空氣等活化氣體接觸，從而進行活化反應的過程。物理活化法的基本工藝過程主要包括炭化、活化、除雜、破碎（球磨）、精制等工藝，制備過程清潔，液相污染少。

在制備過程中，具有氧化性的高溫活化氣體無序碳原子及雜原子首先發生反應，使原來封閉的孔打開，進而基本微晶表面暴露，然后活化氣體與基本微晶表面上的碳原子繼續發生氧化反應，使孔隙不斷擴大。一些不穩定的炭因氣化生成CO、CO₂、H₂和其他碳化合物氣體，從而產生新的孔隙，同時焦油和未炭化物等也被除去，終得到活性炭產品。活性炭發達的比表面積則源自中孔、大孔孔容的增加，形成的大孔、中孔和微孔的相互連接貫通。由于物理法工藝流程相對簡單，產生的廢氣以CO₂和水蒸氣為主，對環境污染較小，而且終得到的活性炭產品比表面積高、孔隙結構發達、應用范圍廣，因此范圍內的活性炭生產廠家中70%以上都采用物理法生產活性炭。炭活化過程中產生大量的余熱，可滿足原料烘干、余熱鍋爐制高溫蒸汽、產品的洗滌烘干等所需熱能。^?

物理-化學活化法

（1）物理-化學一體化制備技術

物理-化學活化法顧名思義就是結合應用物理活化和化學活化的方法，即炭先經化學法處理，隨后再進一步用物理法（水蒸氣或 CO₂）活化。國外研究人員通過H₃PO₄和CO₂聯合活化法制得了比表面積高達3700m²/g 的超級活性炭，具體步驟是在85℃下先用H₃PO₄浸泡木質原料，經450℃炭化4h后再用CO₂活化。將物理法和化學法聯合，利用物理法的炭化尾氣為化學法生產供熱，實現生產過程無燃煤消耗，同時得到物理法活性炭和化學法活性炭。^?

（2）微波輔助化學活化

由于在活性炭制備過程中，傳統的爐膛加熱存在耗工、耗時且物料受熱不均的缺點，因此微波的引入可以實現物料內部均勻加熱，同時可方便地快速啟動和停止，耗時比傳統工藝短得多。因此，微波輔助化學活化可以顯著縮短生產時間，從而大地提高生產效率，亦可降低環境污染。通常的磷酸法、氯化鋅法和氫氧化鉀活化法均可采用微波加熱，而且研究表明微波加熱法亦可得到高性能的活性炭，尤其適用于KOH活化法制備超級電容活性炭。然而微波加熱制備活性炭仍處于實驗階段，主要原因是設備投資大，能耗高。^?

（3）催化活化

金屬類催化劑在含碳原料表面可形成活性點，降低炭與水或CO₂的反應活化能，從而降低活化溫度，提高反應速率，形成發達的孔隙，同時，金屬顆粒移動時也會產生孔道。催化劑在制備超級活性炭時可以降低活化溫度，大幅提高反應的速率，還可使制得的活性炭孔徑分布均勻。雖然催化活化法制備活性炭具有上述諸多優勢，但反應速度過快可能會燒穿微孔壁面，從而破壞微孔結構。^?[2]

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