双电层电容器要求电极材料具有高导电率,且不与电解质发生化学反应或电化学反应,表面积尽可能大,且易于成型,因此,在开发双电层电容器的初期,人们就考虑用活性炭、活性炭毡和活性炭布等材料作极化电极。
早期的研究表明,活性炭价格低,多数多孔的比电容要比通常应用的金属电极的比电容量(20-30uf/cm)低,有的好不到10uf/cm,而低表面积的石墨粉、热解石墨及玻璃碳等的比电容量却在20-30uf/cm.若用比表面积为1000m2/g的活性炭炭作为双电层电容器的电极,则单个电极的双电层比电容量可大100F/g,用比表面积为200m2/g的活性炭作双电层电容器的电极,则单个电极的双电层比电容量应为200F/g。但由试验测得活性炭的质量比电容与其比表面积并不呈线性关系,说明这些活性炭材料的比表面积利用率并不高,这是由活性炭材料中存在大量孔径较小的微孔所造成的,一般认为孔径大于2nm(水溶液体系)或5nm(非水溶液体系)的孔才有立于形成双电层,因此用于双电层电容器的炭电极材料不仅要求比表面积大,而且还要求有合适的孔径分布。
活性炭滤料,以优质的木屑等为原料,采用氯化锌法生产,具有发达的中孔结构,吸附容量大、快速过滤等特性。
活性炭滤料主要适用于各种氨基酸工业,精制糖脱色、味精工业、葡萄糖工业、淀粉糖工业、化学助剂、染料中间体、食品添加剂、药品制剂等高色素溶液的脱色、提纯、除臭、除杂。
以磷酸法生产的木质粉状活性炭滤料,具有发达的中孔结构和发达的比表面积,吸附容量大、过滤速度快,不含锌盐之特性。广泛适用于食品工业的糖类、谷氨酸及盐,乳酸及盐、柠檬酸及盐,葡萄酒,调味品,动植物蛋白、生化制品、医药中间体、维生素、抗生素等产品的脱色、精制、除臭、去杂。
活性炭的分类
一、按材质分类
果壳活性炭
以优质椰子壳、核桃壳、杏壳、桃壳为原料,经系列生产工艺精制而成,外观呈黑色颗粒状。优点是孔隙结构发达,比表面积大,吸附性能强,库层阴力小,化学性能稳定,易再生。适用于高纯度的生活饮用水、工业用水和废水处理的深度净化脱氯、脱色、除臭和黄金提炼等方面。
煤质柱状活性炭
选用优质无烟煤为原料,采用先进工艺精制加工而成,外观呈黑色圆柱状颗粒;具有合理的孔隙结构,良好的吸附性能,机械强度高,易反复再生,造价低等特点;用于有毒气体的净化,废气处理,工业和生活用水的净化处理,溶剂回收等方面。
木质粉状活性炭
果壳和木屑为原料精制而成,外观为黑色细微粉末状,无毒、无味,具有比表面积大,吸附能力强、适用于制糖、制药、饮料、酒类等水质的净化行业,对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理方面也广泛使用。
二、按用途分类
1、溶剂回收用煤质颗粒活性炭
以天然优质煤为原料,采用物理活化法精制而成,黑色颗粒状、无毒无味、孔隙发达,三类孔分布合理,具有较强的吸附能力。在较宽的浓度范围内对大多数有机溶剂蒸汽有较强的吸附能力,广泛适用于苯、***、醚、乙醇、丙酮、汽油、三氯甲烷、四氯甲烷等有机溶剂回收。
2、净水用活性炭
以优质天然原料(煤质、木质、果壳等),采用物理活化法精制而成,为黑色颗粒状(或粉状),无毒无味,具有吸附能力强,过滤速度快等优点,能有效吸附液相中小分子结构和大分子结构的不良物质,广泛应用于饮用水的提纯净化及工业废水、污水、江河污水水质的除臭净化、深度改良。
3、空气净化用活性炭
以优质煤为原料,采用催化活化精制而成,黑色柱状颗粒,无毒无味,具有吸附能力强,易于解吸等特点,广泛应用于气相吸附的溶剂回收、室内气体净化、工业废气治理、烟气净化以及毒气防护等。
4、脱硫用煤质颗粒活性炭
采用优质天然煤为原料,采用物理活化法精制而成,黑色颗粒状、无毒无味,具有较大的硫容量,脱硫效率高、机械强度好、穿透阻力小易于再生等特点。广泛适用于热电厂、石油化工、煤气、天然气等气体脱硫。
5、精脱硫活性炭
以优质柱状活性炭为载体,载入特种催化剂及催化助剂,经干燥、筛选包装而成的高效高精度气相常温精脱硫剂,主要适用于合成氨、甲醇、甲烷、食品二氧化碳、聚丙烯等生产工艺中精脱硫,也可用于煤气、天然气、氢气、氨气等气体精制脱氯、脱硫。可使气体中的硫含量脱到0.05mg/Nm
6、防护用颗粒活性炭
选用优质原料(煤质、果壳),采用物理活化法精制而成的颗粒状活性炭做载体,以先进的工艺设备、严格控制的特殊工艺条件制造的触媒载体炭。孔径分布合理、耐磨强度高,广泛应用于光气合成,聚氯乙烯合成、醋酸乙烯合成等工业中的触媒载体以及有效防护氨、硫化氢、二氧化硫、一氧化碳、氢q酸、光气、苯系列物等有毒气体防护。
三、按制造方法分:
1. 化学法活性炭(化学炭)
2. 物理法活性炭(物理炭)
3. 化学–物理法或物理–化学法活性炭