柱状活性炭的制备方法有哪些？

       柱状活性炭的制备可分为碳前驱体成型和后处理。后处理的工序一般根据其不同的制备条件而有所差异。根据其成型方法不同，目前制备柱状活性炭的方法主要有整体挤压成型法和涂载法两种。

1、整体挤压成型法

挤出成型是目前国内外制备柱状活性炭普遍采用的一种成型方法。这种方法是将含炭材料、黏结剂和无机添加剂混合后通过模具挤压成型，然后将成形体在一定温度下干燥，固化使块状结构稳定，后进行炭化(炭化主要在惰性气体下进行，常用的惰性气体是氮气)，活化(活化可分为物理活化和化学活化，常用的物理活化剂有二氧化碳、水蒸气和氧气，化学活化剂有氯化锌、磷酸和氢氧化钾)。可用于制备挤出成型柱状活性炭的含炭材料有酚醛树脂、活性炭、焦炭粉等。该方法制备的柱状活性炭由于其结构可调性较好，并能灵活调控孔径分布、孔密度和机械强度，在工业中使用的较为广泛。

根据挤出成型所运用的原材料不同，可将此工艺分为3种。

①直接用炭质前驱体进行成型，然后经过干燥、炭化及活化制得柱状活性炭。

该方法在进行炭质前驱体成型时，原料与黏结剂的使用会根据不同条件确定。当使用无黏性或弱黏性原料时，可在原料中添加黏结剂，常用的黏结剂如甲基纤维素、酚醛树脂、煤焦油等。将原料与黏结剂混匀后，将其捏合、挤压，从而制备出完整的柱状体结构。当使用黏结性较强的原料时，可以不添加黏结剂，直接添加水，经过混合、捏合、挤压便可制备出成型的柱状体结构，这种方法虽然没有添加黏结剂，但是利用具有黏结剂的原料，在炭化时，原料可在热解阶段形成气-固-液三相胶质体，将原料相互黏结成块，起到高温黏结剂的作用。目前配煤法是研究比较多的无添加黏结剂制备柱状活性炭的方法。

②以粉末活性炭经过成型、干燥、炭化和活化，制备柱状活性炭。

此方法是以活性炭炭粉为原料，添加黏结剂、粘土等，经过混合、捏合和挤压等工序制备柱状活性炭。此法制备的柱状活性炭只需在较低温度下热处理就可以(一般在300℃以下)，所制得的柱状活性炭比表面积损失小、烧失率小、机械强度高。由于不需要炭化、活化等工序，制备方法简单，耗能少，因此在工业生产中的应用潜力巨大。

③混合原料经成型、干燥、炭化和活化制备得到柱状活性炭。

将几种炭前驱体混合均匀后添加少量或不添加黏结剂，经过捏合，挤压出柱状体，再经炭化、活化制备出柱状活性炭。该方法相对复杂，但由于原料来源性广，是制备特种活性炭使用较多的技术路线。

2、涂炭法

涂炭法是以柱状陶瓷为载体，在其上面涂载液体含炭物质，经过干燥、炭化以及活化等工序制备的柱状活性炭。具体可分为两步：第一步柱状陶瓷的制备。将原料与粘结剂混合均匀后，加水捏合成具有较高可塑性的泥料，将此泥料通过模具挤出成型，然后通过干燥，后在高温下煅烧成多孔结构。常用于制备柱状陶瓷的材料有堇青石、三氧化二铝、粘土、莫来石等。第二步含炭材料的涂载。将制备好的多孔陶瓷浸入液体含炭材料中，如酚醛树脂、聚乙烯、煤焦油、沥青等，浸入其中一段时间后经过干燥、固化、炭化和活化从而制得具有柱状状结构的炭材料。

利用涂载法制备的柱状活性炭继承了柱状陶瓷强度高、孔隙大、压降低的优点，使其较适合作为化学反应的催化剂载体。但是涂载法制得的柱状活性炭是由柱状骨架和含炭材料组合而成，耐磨性较差，在工业应用中易出现炭质涂层成片脱落，堵塞载体通道，使压降急剧升高等问题。涂载法在工业中的应用受到很大限制。