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| 活性炭的種類和用途 |
| 發布時間：2009-07-09 |
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活性炭是具有發達孔隙結構、有很大比表面積和吸附能力的炭。每克活性炭的總表面積可達1500平方米以上。 活性炭的種類很多，按原料不同可分為植物原料炭、煤質炭、石油質炭、骨炭、血炭等等；按制造方法可分為氣體活化法炭、即物理活化法炭；化學活化法炭，即化學藥品活化法炭；化學——物理法活性炭；按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆粒活性炭、定型顆粒活性炭、球形炭、纖維狀炭、織物狀炭等；按用途可分為氣相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工業炭、催化劑和催化劑載體炭等。 活性炭具有吸附性能、催化性能，它不溶于水和其他溶劑，具有物理和化學上的穩定性。除了高溫下同氧接觸、同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強氧化劑反應外，在實際使用條件下都極為穩定。由于活性炭作為吸附劑的優異特性，所以活性炭的用途非常廣泛。 我國活性炭目前多在葡萄糖、醫藥和味精生產中使用，在環境保護、作催化劑和催化劑載體中的應用還不夠廣泛。 我國粉狀活性炭使用情況如下： 用于醫藥 占59.8% 用于口服葡萄糖 占26.6% 用于食品工業 占10.8% 用于其他方面 占2.8% 我國顆粒活性炭使用情況如下： 用于合成纖維載體 占51.2% 用于聚氯乙烯載體 占13.0% 用于空氣、水凈化 占23.5% 用于合成脫硫 占7.7% 用于其它 占4.6% 值得注意的是，不同方法制得的活性炭，它的選擇吸附性會不同，各有一定適用范圍，使用不當則效果不佳。 活性炭生產的發展情況 1. 國外活性炭生產的發展概況 八十年代，世界活性炭生產能力約70萬噸/年。主要生產國為：美國15萬噸/年，原蘇聯9萬噸/年，日本7萬噸/年，德國7萬噸/年，英國6萬噸/年，法國5萬噸/年，荷蘭4萬噸/年，意大利2萬噸/年。預計近年來還有較大幅度增長。 活性炭生產之所以有如此迅速的發展，這應歸功于應用領域的擴大和活性炭本身的不可替代性。活性炭被廣泛用于液相和氣相中起吸附、脫色、精制、分離、催化及催化劑載體等。在發達國家活性炭在環境治理方面用量約占總量的1/3，主要是水源、飲水凈化及工業廢水、生活廢水處理。 近年來，國外在新產品開發方面，一是采用多種原料，多種工藝研制出具有特殊性能的活性炭。二是采用對活性炭進行二次加工的方法研制出多種高效能、多功能的活性炭制品，使活性炭呈現新的活力。 2. 國內活性炭生產的發展概況 我國活性炭生產在黨中央改革開放的總方針指引下有了很大發展。1981年產量為1.2萬噸，1982年上升到了3萬噸，1983年達3.5萬噸，1987年為4.5萬噸，1991年為6萬噸，1995年產量已突破8萬噸，全國出口量達到5.3萬噸，我國已成為活性炭生產大國。 近年來，許多企業進一步開發產品品種的原材料來源，向著產品的高、精、尖方向發展，成為外銷產品的基地；無論在設備引進、消化吸收、改造或制造工藝方面。近年來均有長足的進步；在品種研究上，不僅形成系列多品種，而且在炭纖維、炭分子篩、高比表面積、高吸附值活性炭的研究方面也取得了較大進展；不少廠家在降低能耗、治理污染、提高社會效益和經濟效益方面做了大量工作，取得了較好的成效。 活性炭的吸附特性 活性炭與其他吸附劑如硅膠、沸石、活性白土等相比較，具有許多特點。 1. 有較發達的孔隙結構，比表面積大 活性炭具有發達的孔隙結構，除了活性分子篩以外，孔徑分布范圍較廣，具有孔徑大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各種物質。同時具有大量的微孔，因而比表面積很大，吸附力也大。活化方法對制得活性炭的孔隙大小有很大影響。 2. 活性炭的表面特性 活性炭的表面性質因活化條件而不同，高溫水蒸汽活化的活性炭，表面多含堿性氧化物，而氯化鋅活化的活性炭，表面多含酸性氧化物，后者對堿性化合物的吸附能力特別大。活性炭具有的表面化學性質、孔徑分布和孔隙形狀不同，是活性炭具有選擇性吸附的主要原因。 3. 催化性質 活性炭作為接觸催化劑用于各種異構化、聚合、氧化和鹵化反應中。它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。 活性炭在化學工業中常用作催化劑載體，即將有催化活性的物質沉積在活性炭上，一起用作催化劑。這時，活性炭的作用并不限于負載活化劑，它對催化劑的活性、選擇性和使用壽命都有重大影響，它具有助催化的作用。 4. 化學性質穩定、容易再生 活性炭的化學性質穩定、能耐酸、耐堿，所以能在較大的酸堿度范圍內應用；活性炭不溶于水和其他溶劑，能在水溶液和許多溶劑中使用；活性炭能經受高溫高壓的作用，由于它的催化活性，在有機合成中常作為催化劑或載體。 活性炭使用失效時，可用各種方法多次反復再生，使其恢復吸附能力，再用于生產。如果再生得法，可達到原有的吸附水平。 活性炭在國防建設及工農業生產等各個領域的使用情況 活性炭作為吸附劑具有優異特性，現已在工業、農業、國防、科技以及人民生活各個領域中廣泛使用，成為國民經濟不可缺少的重要物質。 1. 氣相吸附方面的應用 （1）廢氣凈化和回收 用于凈化工業上排放的有害氣體，如廢煙氣的脫硫等；回收揮發散失的溶劑如丙酮、酯類、苯、汽油等。 （2）防御毒氣和有害氣體 在國防和民用工業中用活性炭裝填各種防毒面具，制造防御放射性物質的紡織品。 （3）原子能設施中的應用 用于捕集和去除泄漏的放射性物質。 (4）其它 用活性炭填充氣體鋼瓶，增加貯存氣體的容量；用于香煙濾嘴濾除尼古丁等。 2. 液相吸附方面的應用 （1）食品工業 用于葡萄糖、飴糖、味精、油脂、酒等的脫色精制，除去色素、膠質和其它雜質。 （2）醫藥工業 用于抗菌素、解熱藥、維生素、注射用針劑等除去色素、雜質等。 （3）化學藥品 用于各種有機和無機藥品，如酯類、酚類、檸檬酸、草酸等的脫色精制。 （4）環境保護 用于凈化用水，處理廢水等。 （5）其它 在冶金工業中用于回收金、銀、鈀等貴重金屬。 3. 為催化劑和催化劑載體 活性炭本身有各種催化活性，可單獨作催化劑，應用于鹵化、氧化脫氫等化學反應中。某些活性炭也是優良的催化劑載體，應用在醋酸乙烯酯合成、鹵化、氧化、聚合等反應中。 4. 醫藥方面的應用 活性炭作為外用藥，用于爛瘡、化膿化創傷，也可用于內服藥治療腹瀉。活性炭能吸附病毒、細菌毒素、藥物等，可用于治療中毒或過量服藥的病人。 5. 農業和其它方面的應用 活性炭施用于土壤中，能促進氮的生物固定作用，除去農藥對作物的毒害等。此外，活性炭還用作制造鋅—空氣電池的電極。 |