脫硫脫硝活性炭的制備及強度優化
1、制備方法
就生產活性炭的原材料來說，煤質和木質的活性炭較為常見。工業煙氣凈化所需的活性炭量較大，常用煙煤、褐煤等廉價易得的材料制備活性炭。一些農業廢棄物如廢茶、核桃殼、松子殼等也可以作為活性炭的原材料。
活性炭的制備方法主要包括預處理、成型、碳化、活化四步。原料的預處理包括脫灰和預氧化。脫灰過程可豐富活性炭的孔結構，提高吸附性能，但成本較高。預氧化處理可降低活化溫度，提高吸附性能和產率。成型方法主要有兩種：碳質前軀體直接碳化和粉狀活性炭人工成型。如：將松子殼直接于350~600℃下炭化，篩分出粒度10mm的炭化料使用水蒸氣在750~900℃下活化，得到活性炭的碘吸附值高達950mg/g。此種前驅體直接炭化成型的方法制備的活性炭，雖然可以獲得高的比表面積及吸附性能，但是高溫活化過程容易造成成型顆粒結構的坍塌和機械強度的降低。
以粉狀白酒糟活化炭為原料，以羧甲基纖維素（CMC）為增稠劑、煤焦油和酒糟活性炭灰分堿處理溶出液來粘結成型，4MPa成型壓力下制得的成型活性炭碘吸附能力在600mg/g以上，經500~800熱處理，側壓強度保持在120N/cm以上。近年來化學自成型法逐漸被廣泛研究，即使用磷酸或氯化鋅等脫水劑作用于木質活性炭，使木質素或纖維素進行水解、脫水、縮合等反應，直接生成具有一定比表面積的活性炭。使用50%的磷酸浸漬杉木屑，溶脹后捏合成型，于450℃下保溫1h直接制得比表面積在1600m2/g以上的活性炭。自成型法需耗費大量的脫水劑，成本較高，且一般以天然植物為原料，經炭化和活化后主要轉化為較為疏松的無定形炭，機械強度較差，強度太低容易使活性炭在運輸過程中粉塵化，不適合大批量的工業應用。
2、機械強度優化
將活性炭進行大規模的工業應用，對強度的要求是必不可少的。波濤活性炭廠家選取了幾種來自不同產地的市場上常見的活性炭，研究發現煤質活性炭的機械強度明顯優于椰殼活性炭。以土耳其瀝青質（含40%灰分）為碳源，經高溫加壓膨脹預炭化和三步升溫炭化，制備了平均孔徑150μm的泡沫碳，其密度為800kg/m3，經1323K炭化后，抗壓強度由瀝青原材料的10MPa提高到了18MPa，瀝青中高含量的灰分為泡沫碳的機械強度提供了支持。將其與煤質、煤焦油瀝青質、石油瀝青質以及三井公司的AR瀝青質泡沫碳（萘經過催化聚合得到）進行了密度和抗壓強度的對比，此四種碳材料密度分別在160~800、560~670、340和200~600kg·m-3，相應的抗壓強度分別為2.5~18.7、8~18.2、3.9和1~4MPa。
發達的孔隙結構會導致碳骨架脆弱，機械強度降低。目前工業上主要使用粉末狀原料通過添加粘結劑經擠壓成型，高溫炭化制得所需形狀的活性炭。此方法主要通過添加粘結劑來達到成型和強度要求，關鍵在于粘結劑的選擇和炭化活化工藝條件的控制。無機粘結劑容易提高活性炭的強度，但是添加過多容易導致比表面積的降低，降低脫硫脫硝性能。而有機粘結劑在后續煅燒過程中碳化變為疏松的無定型碳，對機械強度的提高程度有限。波濤活性炭廠家發現椰殼活性炭的抗壓強度很難達到5MPa以上，而焦油活性炭則比較容易，以聚乙烯醇縮丁醛（PVB）為粘結劑，鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）為增塑劑，通過混合、成型硬化及900℃炭化處理，發現高的成型壓力下得到的活性炭的抗壓強度也相應的較高，在400MPa的成型壓力下，焦油活性炭的抗壓強度可達到6.02MPa（密度0.55g·cm-3），而相應的椰殼活性炭的抗壓強度為其比表面積為4.50MPa（密度0.59g·cm-3）。
以太西煤為原料，添加了15%的天然粘結劑NPA，200kN成型壓力下成型，經炭化和水蒸氣活化制得活性炭，800℃下活化，當活化時間由90min延長至180min時，活性炭的機械強度由93.04%減小到88.32%。使用陜西榆林廢棄的半焦，以煤焦油為粘結劑，經600℃碳化，800℃下使用CO2活化制備了耐壓強度在11.21MPa的柱狀活性焦，相應的平均脫硫率達到90%。
