《活性炭介绍.docVIP

活性炭是一种黑色多孔的固体炭质。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得，后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。普通活性炭的比表面积在500～1700m2/g间。具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。 元素组成 活性炭在元素组成方面，80%-90%以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除碳元素外，还包含布两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化;另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，几种活性炭的元素组成 。活性炭行家可以看出，活性炭还含有少量的氢和氧，氯化锌法活性炭中含有少量的CI。[1] 主要机理 活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。影响活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和浓度；废水的PH值；悬浮固体含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭吸附是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛的应用。 活性炭能有效吸附氯代烃、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多酯类和芳烃化合物。二级出水中也含有不被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物质，比原有的有机物更难被活性炭吸附，活性炭对THMS的去除能力较低，仅达到23-60%。活性炭吸附法与其他处理方法联用，出现了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工艺、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明显延长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。 制作原料 活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。 国内发展 以“林产三剩物”为原料加工的木质活性炭是我国重要的林产化工产品。据《2013-2017年中国活性炭行业市场研究与投资预测分析报告》数据显示2010年，我国木质活性炭年总产量约为13.4万吨，居世界之首，其生产企业和产能主要集中在江西、福建和浙江三省，三省的年产量约为10万吨。其中江西省有活性炭生产企业100余家，主要为利用木屑和竹屑生产木质活性炭，为全国最大的木质活性炭生产省份；该省活性炭行业从业人员近万名，主要分布在上饶、宜春、赣州、抚州、吉安等地，从业人员大多为当地的林农。前瞻网表示，我国乃至世界木质活性炭需求均呈快速增长的态势，潜力巨大。 市场需求 2010年以来，全球活性炭消费量持续快速增长，2012年全球消费总量达到120万吨，市场总额超过15亿美元，发展潜力巨大。传统需求方面，预计2015年全球木质活性炭需求总量在60万吨左右，国内贡献约一半的产量;潜在需求方面，未来全球工业环保(汞排放等)、家居/汽车环保(甲醛、异味等)、自来水净化、食品饮料精制等领域，将可能使得木质活性炭的需求出现爆发性增长。 我国活性炭行业虽然发展较为迅速，但一些制约行业发展的因素长期存在，如我国活性炭企业规模普遍较小，难以形成规模效益，技术落后，环境污染严重，只是依托我国煤炭资源优势，在激烈的时常竞争中求得生存，但难有很大的发展，也很难和国外大型活性炭企业竞争。为了改变大同地区活性炭炭化料生产工艺落后，环境污染严重的局面;合理调整大同活性炭产业结构，生产高科技、高附加值的高档活性炭产品。 2物质特性 吸附特性 活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内有很多仪器只能做直接对比法的检测。现阶段国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看中国国家标准(GB/T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面