颗粒活性炭的“二次活化”通

颗粒活性炭的“二次活化”通常指在首次物理或化学活化之后，再次用化学方法进一步扩孔、调孔或恢复吸附性能。若第二次活化选用“碱活化”，目前工业和实验室中最常用的是 KOH（或少量 NaOH/K₂CO₃）体系。下面依据最新公开专利与研究报告，把“为什么做、怎样做、做到什么程度”三个层面梳理给您，供工艺设计或实验放大时参考。

一、为什么选碱做二次活化  

1. 扩孔+调孔：首次水蒸气或 CO₂ 活化往往以微孔为主，二次碱活化可把部分微孔“切削”成中孔甚至大孔，提高对大分子或液相吸附质的可及性。  

2. 恢复吸附容量：对饱和失效的颗粒炭，碱活化可把孔道内残留焦油、聚合物氧化-萃取掉，同时重新造孔，使碘值、亚甲蓝值恢复至新炭的 90 % 以上。  

3. 工艺兼容性好：碱活化温度 750–900 ℃，与多数回转炉、多段炉的再生区段温度重叠，可共用设备。

二、典型工艺流程（以 KOH 为例）  

1. 前处理  

   • 废颗粒炭先经 60–80 ℃热水 3–4 次漂洗，去除可溶性盐及游离酸；  

   • 烘干至水分 ≤5 %，筛分除去＜60 目粉炭。  

2. 浸渍/混碱  

   • 碱炭比（质量）一般取 0.5:1–2:1；比表面积要求越高，比例越大；  

   • 为抑制粉尘、提高装炉量，工厂常把“炭粉+碱粉”在 3000–6000 psi 下压成 ∅10–20 mm 煤砖再进炉。  

3. 两段控温活化  

   ① 低温脱水段：惰性气氛（N₂/Ar）下 5–10 °C min⁻¹ 升到 400–450 ℃，保温 30 min，使 KOH 熔融并脱除结晶水；  

   ② 高温活化段：继续升到 750–900 ℃（常用 850 ℃），恒温 60–180 min，通入少量 CO₂ 或水蒸气可协同开孔并抑制单质钾“黏壁”；  

   ③ 冷却段：在 CO₂ 或 N₂ 保护下降至 150 ℃以下再出炉，防止钾蒸气燃爆。  

4. 后处理  

   • 出炉块料破碎至原颗粒尺寸；  

   • 1–3 mol L⁻¹ HCl 酸洗 → 去离子水洗至 pH≈7 → 105–110 ℃烘干得成品。  

   • 总收率（相对干基炭）约 50–70 %，BET 提高 30–200 %，中孔率可由 20 % 提升到 45 % 以上。

三、关键控制点与经验数据  

• 碱炭比例：实验室 1:1 即可得到 1800–2000 m² g⁻¹；工业放大常取 1.5–2:1 以抵消混合不均。  

• 温度与时间：温度每升高 50 ℃，孔径平均增大 0.3–0.5 nm；时间超过 2 h 后比表面积提升趋缓，反而灰分增加。  

• 黏壁抑制：CO₂ 流量 200–400 mL min⁻¹（φ50 mm 管式炉）可把 K/K₂O 快速转化为 K₂CO₃，炉壁结块减少 80 %。  

• 环保与安全：尾气中含 K、Na 微粒，需二级水洗+碱液喷淋；废碱液经蒸发结晶回收 K₂CO₃，残渣按危废管理。  

颗粒活性炭的“碱二次活化”可理解为：在首孔结构基础上，用 KOH 熔盐“再切削”一次，同步完成再生与扩孔。只要抓住“碱炭比—升温程序—CO₂ 协同—酸洗深度”四条主线，就能在 750–900 ℃、1–2 h 内把普通颗粒炭的比表面积稳定提升到 1800–2200 m² g⁻¹，中孔率达到 40 % 以上，满足液相脱色或油气回收等高要求场景。