摘要：以煤為原料，采用不同的炭化工藝和不同的活化方法制備活性炭，經(jīng)過(guò)不同條件的后處理，研制成煤質(zhì)味精精制用粉狀活性炭。經(jīng)山東菱花味精廠現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)分析，并與本廠使用的木質(zhì)粉狀活性炭進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，煤質(zhì)味精精制用粉狀活性炭，碘吸附值1057mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值235.3mg/g，灰分1.36%，鐵鹽0.02%，味精脫色率16.8%，焦糖脫色率97.4%，是一種很好的味精精制用的煤質(zhì)粉狀脫色活性炭。

關(guān)于煤質(zhì)粉狀活性炭的開(kāi)發(fā)研究，對(duì)很多人來(lái)說(shuō)是不以為然的，認(rèn)為煤質(zhì)粉狀活性炭不就是將篩余炭或其它活性炭經(jīng)過(guò)磨粉就可以獲得煤質(zhì)粉狀活性炭。其實(shí)不然，這樣的煤質(zhì)粉狀活性炭，灰分很高，質(zhì)量較差，只能用作污水凈化。在飲料、食品制作行業(yè)，如制酒、制糖、味精、制藥行業(yè)等是找不到用途的。而這些行業(yè)都是采用木質(zhì)粉狀活性炭。而木質(zhì)粉狀活性炭和煤質(zhì)粒狀活性炭一樣，也有很多品種，如：工業(yè)用粉狀活性炭、味精脫色用粉狀活性炭、糖用脫色粉狀活性炭、藥用粉狀活性炭、針劑用粉狀活性炭、大容量電容器用炭及燃料電池用活性炭等。因此，若將煤質(zhì)粉狀活性炭應(yīng)用到食品、味精、制糖等行業(yè)，就應(yīng)該按木質(zhì)粉狀活性炭的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求來(lái)研究制造煤質(zhì)粉狀活性炭。

若照這樣要求，要做的研究工作是很多的。首先是原煤的選擇研究，其次是炭化活化的工藝及工藝參數(shù)的選擇研究：特別是后處理的研究。由于煤質(zhì)活性炭中的灰分不但比木質(zhì)活性炭中的灰分含量高得多，而且絕大部分都是礦物質(zhì)灰分，比起木質(zhì)活性炭的堿性灰分處理難得多，如鎘、鉻、鐵、氯、硫、砷等元素。絕對(duì)不能用研究煤質(zhì)顆粒活性炭的概念來(lái)完全代替煤質(zhì)粉狀活性炭研究的概念，需要建立煤質(zhì)粉狀活性炭研究的一整套的研究方法和新的工藝，只有這樣才能在煤質(zhì)粉狀活性炭的開(kāi)發(fā)中取得更大的成績(jī)，才能建立起煤質(zhì)粉狀活性炭的研究空間，更好的去占領(lǐng)粉狀活性炭的市場(chǎng)。

近年來(lái)，由于人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)不斷提高，對(duì)生活質(zhì)量和自然環(huán)境要求愈來(lái)愈高，所以用于環(huán)境保護(hù)方面的活性炭量也越來(lái)越多。以木材為原料的木質(zhì)活性炭生產(chǎn)企業(yè)，由于受到國(guó)家封山育林政策的制約，原材料來(lái)源日漸受限，而多數(shù)企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋，對(duì)周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的空氣污染和水污染。因環(huán)境不達(dá)標(biāo)被關(guān)閉的企業(yè)彼彼皆是。從目前活性炭市場(chǎng)情況分析，粉狀活性炭需求量在不斷提升，僅以國(guó)內(nèi)需求量為例，年需求量約為10萬(wàn)噸。而我國(guó)目前粉狀活性炭的年產(chǎn)量約為7-8萬(wàn)噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。因此，開(kāi)發(fā)研制生產(chǎn)煤質(zhì)味精脫色用粉狀活性炭是我們急待解決的任務(wù)之一。

1、原材料來(lái)源、性能及選擇

以煤為原料制造味精脫色用粉狀活性炭，資源豐富，來(lái)源廣泛。現(xiàn)僅選用以下6種不同煤質(zhì)為原料，進(jìn)行研制味精脫色用粉狀活性炭。6種原材料性能分析下表1。

表1 6種不同煤質(zhì)原材料成分分析

眾所周知：原料的選擇在活性炭制造過(guò)程中是影響活性炭質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵，它和制造工藝相比是主要因素，但是原料經(jīng)過(guò)選擇確定后對(duì)工藝研究也就顯得十分必要，所以說(shuō)原料的選擇和制造工藝研究是非常重要的，其工藝流程如下。

表2 6種原煤制得的活性炭的吸附性能

從表2看出：1）山西大同煤質(zhì)味精精制用粉狀活性炭其碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值等都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，經(jīng)后處理的碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值都有增高趨勢(shì)；2）其它地區(qū)煤雖有制造味精精制用粉狀活性炭的可能性，但經(jīng)后處理后其吸附性能有下降趨勢(shì)。因此，大同煤是味精精制用粉狀活性炭的較佳原材料之一。

2、大同煤制味精精制用粉狀活性炭的炭化工藝條件選擇

2.1 炭化工藝的選擇

根據(jù)以上對(duì)原材料的選擇試驗(yàn)結(jié)果，確定以大同煤為原料試制味精精制用粉狀活性炭。

根據(jù)多年對(duì)煤質(zhì)活性炭的研究經(jīng)驗(yàn)證明：炭化工藝條件是影響活性炭質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要因素，其中有炭化溫度、炭化時(shí)間、炭化升溫速度、炭化通空氣量等。為了尋找較佳炭化工藝條件，我們選擇如下7種不同炭化工藝條件進(jìn)行探索試驗(yàn)，7種炭化工藝流程如下，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖1。

表3 大同煤7種類工藝條件下所得活性炭的性能

由表3可知：1）炭化工藝條件不同，所得結(jié)果不同，以第7種炭化工藝條件為較佳，所得的活性炭性能較好；2）在以后的研究中，我們都采用第7種炭化工藝條件進(jìn)行炭化。

2.2 活化工藝的選擇

炭化工藝條件確定后，進(jìn)行活化工藝條件研究是關(guān)系到活性炭性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。根據(jù)對(duì)煤質(zhì)活性炭多年研究的經(jīng)驗(yàn)證明：影響活性炭活化性能的因素有：活化溫度、活化時(shí)間、水蒸氣量、活化燒失率等。在這些因素中活化燒失率是主要影響因素，所以我們對(duì)其它影響因素沒(méi)有作更多的研究，只對(duì)不同燒失率作了較為詳細(xì)的探索，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 大同煤制活性炭燒失率對(duì)活性炭性能的影響

由試驗(yàn)結(jié)果看出：1）在沒(méi)有做后處理的條件下，活化燒失率控制在60%-65%之間。活性炭的碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值均達(dá)到味精精制用粉狀活性炭指標(biāo)要求；2）以后的工作重點(diǎn)就是進(jìn)行后處理降低活性炭的灰分含量和鐵含量。

在后處理試驗(yàn)過(guò)程中，我們做了如下幾項(xiàng)試驗(yàn)研究工作：1）不同酸濃度選擇試驗(yàn)；2）不同堿濃度選擇試驗(yàn)；3）不同水洗溫度選擇試驗(yàn)；4）不同煮沸時(shí)間選擇試驗(yàn)；5）不同用水量試驗(yàn)；6）不同除鐵劑用量選擇試驗(yàn)。

通過(guò)上述試驗(yàn)選出較佳工藝條件如下：1）酸濃度為3%-5%；2）堿濃度為10%-20%；3）水洗溫度為95-120℃；4）煮沸時(shí)間為2h；5）用水量為炭量的50-70倍；6）除鐵劑用量為炭量的0.2%-0.4%。

綜合，上述各項(xiàng)較佳條件對(duì)大同煤質(zhì)粉狀活性炭進(jìn)行后處理，大同煤質(zhì)粉狀活性炭后處理后的性能為：碘吸附值1057.8mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值235.3mg/g，灰分1.36%，鐵鹽含量0.02%，味精脫色率16.8%，透光率63%，焦糖脫色率97.40%。

鐵鹽含量、味精脫色率、透光率均在山東菱花味精廠質(zhì)量檢驗(yàn)處化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。

3、結(jié)論

大同煤通過(guò)炭化活化、后處理的工藝條件選擇，在較佳條件下，制得的味精精制用活性炭完全能夠符合國(guó)標(biāo)GB/T 13803-1-1999中所規(guī)定的味精用活性炭的各項(xiàng)指標(biāo)。