油脂和糖類脫色顆粒狀活性炭
本文重點(diǎn)介紹在用于果糖、葡萄糖、蔗糖、甘油、磷酸等脫色或純化方面可以替代或部分替代木質(zhì)粉末狀活性炭的顆粒狀活性炭。
化學(xué)法粉末狀活性炭的優(yōu)勢
毋庸置疑，化學(xué)法的木質(zhì)粉末狀活性炭是脫色效果最佳的選擇。木質(zhì)活性炭中大孔的比例遠(yuǎn)高于其它材質(zhì)的活性炭（即便如此，木質(zhì)活性炭占優(yōu)勢比例的還是小孔）。
根據(jù)IUPAC(國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會)的分類，活性炭的孔隙中，大于50nm的被定義為大孔，2-50nm為中孔或稱過渡孔，2nm以內(nèi)的被稱為微孔。
同等碘吸附值的前提下，化學(xué)法的木質(zhì)粉末狀活性炭，中大孔的比例一般高于市面銷售和流通的果殼或煤質(zhì)活性炭。糖類或油脂類脫色困難的原因是色素分子通常分子量巨大，擴(kuò)散速度慢，進(jìn)入活性炭內(nèi)部的速度小，且普通活性炭小孔的比例更高。而色素分子往往很難進(jìn)入微孔中被吸附。一般的規(guī)律是，孔隙分布概率偏向中大孔方向的結(jié)構(gòu)能提供更大的吸附loading值。化學(xué)法的木質(zhì)活性炭符合這一特點(diǎn)。
而另外一方面，工業(yè)生產(chǎn)中單元操作的時間是有限制條件的，吸附操作耗費(fèi)的時間越短，當(dāng)然越有利于提高產(chǎn)量。 如上圖，325目的活性炭提供了很大的外表面積，大大縮短了吸附的傳質(zhì)時間。這也是粉末狀活性炭吸附時間短的原因。
顯而易見，顆粒狀活性炭不具備吸附動力學(xué)的優(yōu)勢。但是，幸運(yùn)的是，美國人發(fā)明的造粒和配煤技術(shù)為重塑活性炭的孔徑結(jié)構(gòu)提供了可能。通過不同煤種的搭配和造粒，使得特種煤質(zhì)炭能達(dá)到接近木質(zhì)活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)分布，至少在loading值上，煤質(zhì)炭有何木質(zhì)炭平分秋色的機(jī)會。通過選擇合適的配方，相對較高比例的中大孔分布的煤質(zhì)活性炭不僅能達(dá)到和木質(zhì)活性炭相等甚至更好的脫色效果，而且達(dá)到相近的loading值，使得單位產(chǎn)量產(chǎn)品脫色操作煤質(zhì)活性炭的消耗量與木質(zhì)炭持平。
比較粉末活性炭與顆粒活性炭的脫色操作特點(diǎn)
粉末狀活性炭脫色操作
批次化操作，非連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低
人為控制活性炭添加劑量，容易過量添加或者添加不足
生產(chǎn)現(xiàn)場潔凈度差
工人勞動強(qiáng)度高，工資投入比例高
廢活性炭處理困難
顆粒狀活性炭脫色操作
連續(xù)化生產(chǎn)，換炭頻率每月1次，生產(chǎn)效率高
碳罐或柱床操作，脫色品質(zhì)均一，不受工人因素影響
生產(chǎn)現(xiàn)場清潔
工人勞動強(qiáng)度低
廢活性炭收集處理簡單
如何確認(rèn)顆粒活性炭能否替代粉末活性炭
等溫吸附試驗(yàn)。目的是確認(rèn)顆?；钚蕴磕芊襁_(dá)到目標(biāo)效果，完成理論消耗成本與粉末活性炭成本對比的評估。
如何設(shè)計裝炭量和更換周期
采用柱狀試驗(yàn)可以預(yù)估裝炭量和評估活性炭使用壽命、更換周期。柱狀試驗(yàn)需要模擬實(shí)際生產(chǎn)的操作溫度、物料流動線速度，預(yù)估和驗(yàn)證柱床高徑比等。
本文作者：董帝豪
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