活性炭基礎知識

活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達、表面積大，吸附能力強的一類微晶質碳素材料。它是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體，廣泛應用于幾乎所有的國民經濟部門和人們的日常生活。 
    1. 活性炭分類－由于原料來源、制造方法、外觀形狀和應用場合不同,活性炭品種不下千種。 
    1.1 按原料來源分,可分為木質活性炭(如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭等)、 礦物質原料活性炭(各種煤和石油及其加工產物為原料制成的活性炭)、其它原料制成的活性炭(如廢橡膠、廢塑料等制成的活性炭)。 

    1.2 按制造方法分，可分為化學法活性炭(化學炭)
將含碳原料與某些化學藥品混合后進行熱處理，制取活性炭的方法叫化學法。用化學法生產的活性炭又稱為化學法活性炭或化學炭。
    可以作為化學法的化學藥品又稱作活化劑，活化劑有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等，總之許多酸、堿、鹽都可以用作活化劑，主要從活性炭的性能和經濟性來考慮采用何種活化劑。
    一般說來，化學炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直徑或孔寬大于1.5納米的孔隙）較發達，主要用于液相吸附精制和溶劑回收的氣相（蒸汽）吸附場合。

    化學法制造活性炭由于加入了化學藥品在制造過程中應當極其重視環境保護以及產品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問題。
    1.2.2 物理法活性炭
    以炭為原料用水蒸汽、二氧化碳、空氣（主要是氧）或它們的混合物（煙道氣）為活化介質，在高溫下（600～1000℃）進行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制造的活性炭叫物理法活性炭，也稱作物理炭。
    一般說來物理炭的微孔（孔直徑或孔寬小于1.5納米的孔隙）發達，主要用于氣相吸附場合或小分子液相吸附場合。
    1.2.3 化學--物理法或物理--化學法活性炭
    在了解化學炭和物理炭的同時，還應當提及化學--物理法或物理--化學法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學法與物理法的組合可以對活性炭的孔隙結構進行調控，從而制取許多性能不同的活性炭。這種化學--物理法或物理--化學法是許多年來及今后相當長時期內世界各國活性炭工作者非常關注的活性炭制取方法。

    1.3 按外觀形狀分
    1.3.1 粉狀活性炭 
    一般將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優點，但需專有的分離方法。隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現，粉狀炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。 
    1.3.2 顆粒活性炭
    通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。
    顆料活性炭又分為下列幾種。
    1.3.2.1 不定型顆料活性炭
    不定型顆料活性炭一般由顆料狀原料經炭化、活化，然后破碎篩分至需要粒度制成，也可以用粉狀活性炭加入適當的粘結劑經適當加工而成。
    1.3.2.2 園柱形活性炭
    園柱形活性炭又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結劑經混捏、擠壓成型再經炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結劑擠壓成型。柱狀炭又有實心和中空之分，中空柱狀炭是柱狀炭內有人造的一個或若干個有規則的小孔。
    1.3.2.3 球形活性炭
    球形活性炭故名思義是園球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程。也可以用液態含碳原料經噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可以用粉狀活性炭加粘結劑成球加工而成。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。

    1.3.3 其它形狀的活性炭
    除了粉狀活性炭和顆粒活性炭兩大類外，還有其他形狀的，如活性炭纖維、活性炭纖維毯、活性炭布、蜂窩狀活性炭、活性炭板等等。

    1.4 按應用場合分
    前已述及活性炭廣泛應用于幾乎所有國民經濟部門和人們的日常生活，正因為如此，按活性炭應用場合進行分類是很困難的，問題在于同一種活性炭可以應用于多種場合，而某種場合又可以用多種活性炭達到相同的目的。人們往往是由應用來獲得對活性炭的認識的，所以往往在活性炭詞語前冠似活性炭也作為的定俗成的活性炭的模糊分類方法。如糖用活性炭、針劑活性炭、味精活性炭、凈水活性炭等等。

    2.活性炭由于具有吸附、催化和一定的化學反應性能，同時又具有物理、化學的相對穩定性。廣泛應用于幾乎所有國民經濟部門和人們的目常生活。
    2.1 活性炭在氣（汽）相吸附中的應用
    活性炭在氣（汽）相吸附中的大規模應用是從*次世界大戰中的毒氣防護開始的。此后，逐漸向其他領域擴展，歸納起來其主要應用如下。 
    2.1.1 有毒或有害氣體的防護
    防毒面具、口罩和防護服是活性炭應用的典型代表。
    2.1.2 氣（汽）體的凈化、精制和分離
    空氣凈化、空氣的氮、氧吸附分離和純化；工業氫的度壓吸附分離和提純；溶劑回收；煙氣中去除二氧化硫和氮氧化合物；空調；航天和深海潛艇的工作環境的氣體凈化等部離不開活性炭。

    2.2 活性炭在液相吸附中的應用
    活性炭早的應用是從歐洲人精制糖液開始的。現在活性炭在液相吸附中的應用已遍及許多工業部門和人們的日常生活。
    2.2.1 食品工業中的應用
    所有甜味劑、調味品、食用油脂、飲料都使用活性炭進行脫色精制。到目前為止，這方面的應用仍然是活性炭廣闊的市場之一，特別是正在實現工業化的我國和許多發展中國家。
    2.2.2 制藥工業中的應用
    所有人工合面和生物制藥的原料藥，尤其是西藥都采用活性炭進行脫色精制。活性炭吸附的主要作用是去除雜質、提高純度和去除致熱源。這是活性炭又一廣大市場之一。 
    2.2.3 活性炭在化學工業和其他工業中的應用
    活性炭在石化工業中的油品精制、脫硫、脫臭、催化劑載體；無機化工中的含用和醫藥級制品的精制提純；治金工業中特別是濕法冶金中的金、鉑等貴金屬的提取以及染織工業中的染料、媒染劑等都逐漸使用活性炭，是近幾十年來活性炭新開發的市場。

    2.3 活性炭在環境保護中的應用
    活性炭的應用中，從上世紀六、七十年代起環境保護逐漸成為活性炭大的消費領域，包括氣、液相吸附的環保用活性炭往往占發達國家總用量的60%以上。環保中的氣相處理是各種工業生活廢氣的凈化和回收有用溶劑。環保中的液相汲附處理中主要用于人們生活的上、下水和工業廢水的處理上。發達國家的人們的飲用水、城市生活廢水、工業廢水基本上都采用包括活性炭處理在內的三級凈化，發達國家用于水處理的活性炭約占其總用量的40～50%。我國開始重視環境問題，預期不遠將來，活性炭在我國水處理中將獲得躍式的發展。

    2.4 活性炭在高新技術領域中的應用進展
    近二十年來高新技術已成國世界各國經濟發展的競技物。科技的迅速發展促進了活性炭的發高比表面、高孔容、高吸附容量的高性能活性炭、超細活性炭、活性炭各種各樣的制品不斷涌現。而這些活性炭新品系在高新電子電極、新型催化劑截體、電能和高能量密度物質（如壓縮或液化氫氣、天然氣等）和貯存。電動汽車、功能性綠色環保等諸多領域的應用都屢見有關文獻，不少已投放市場。我國的活性炭工作者也在不懈努力，有些方面已取得突破，可以預期在新世紀里我國活性炭在高新技術領域將占有一席之地。

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