化學活化法

　　化學活化法就是通過將各種含碳原料與化學藥品均勻地混合后，一定溫度下，經歷炭化、活化、回收化學藥品、漂洗、烘干等過程制備活性炭。磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫酸、碳酸鉀、多聚磷酸和磷酸酯等都可作為活化試劑，盡管發生的化學反應不同，有些對原料有侵蝕、水解或脫水作用，有些起氧化作用，但這些化學藥品都可對原料的活化有一定的促進作用，其中最常用的活化劑為磷酸、氯化鋅和氫氧化鉀?；瘜W活化法的活化原理還不十分清楚，一般認為化學活化劑具有侵蝕溶解纖維素的作用，并且能夠使原料中的碳氫化合物所含有的氫和氧分解脫離，以 H2O、CH4等小分子形式逸出，從而產生大量孔隙。此外，化學活化劑能夠抑制焦油副產物的形成，避免焦油堵塞熱解過程中生成的細孔，從而可以提高活性炭的收率。

　　我國木質磷酸法粉狀活性炭已經實現了規?；?、自動化和清潔化生產，整體技術達到國際領先水平。

　　(1)磷酸活化法

　　磷酸法制備活性炭的過程中，磷酸與木質纖維原料的作用機理可分為以下幾個方面：潤脹作用、加速活化作用、脫水作用、氧化作用和芳香縮合作用。

　　磷酸活化法的基本工藝包括木屑篩選、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸漬) 、炭化、活化、回收、漂洗(包括酸處理和水洗)、離心脫水、干燥與磨粉等工序，如生產顆?；钚蕴窟€需增加捏合工藝。另外，附設專門的廢氣凈化系統，回收煙氣中的磷酸和炭粉，減少對環境的污染。磷酸活化法的生產工藝中，要注意在炭化段控制度，讓磷酸充分滲透入木屑，再與活化段協同控制，可以明顯提高活性炭吸附能力，產品質量穩定，同時適當降低活化溫度對降低產品灰分有利。炭活化尾氣采用多段液相回收可以增加磷酸和細炭粉的回收，采用高壓靜電方式也有利于尾氣中焦油的去除。

　　(2)氯化鋅活化法

　　ZnCl2在活化過程中使木質纖維原料發生脫氫反應并進一步芳構化，從而形成初步孔結構，水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結構。此外還有學者認為氯化鋅在炭化時形成新生炭沉積的骨架，當其被洗去之后，炭的表面便暴露出來，構成了具有吸附力的活性炭內表面。

　　氯化鋅活化工藝流程與磷酸活化法工藝基本相似。氯化鋅法活性炭由于其孔徑分布相對集中、吸附力強等特點，一直受到國內外市場的青睞，需求量逐年增加。

　　(3)氫氧化鉀活化法

　　KOH活化法是20世紀70年代興起的一種制備高比表面積活性炭的活化工藝，其活化過程是將原料炭與數倍炭質量的KOH或NaOH混合，在不超過500℃下脫水后于800 ℃左右煅燒若干時間，冷卻后將產品洗滌至中性即可得到活性炭。反應機理是活化過程中被消耗的炭主要生成了碳酸鉀，同時在800℃左右，被炭還原的金屬鉀(沸點762℃)析出，金屬鉀的蒸氣不斷進入碳原子所構成的層與層之間進行活化，這兩個反應使產物具有很大的比表面積。

　　KOH法活性炭主要應用在超級電容器領域。以椰殼為主要原料所制得的活性炭比表面積可接近3000m2/g，比電容可超過200F/g，同時還可表現出非常優良的儲氫和儲甲烷能力，在77K 和100kPa的情況下，儲氫量可達到2.94%，壓力提高至1MPa，儲氫量可達4.82%。

　　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，最終得到活性炭產品?；钚蕴堪l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，而且最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，因此世界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。