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1、活性炭活性炭是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，主要成分为碳，还含少量氧、氢、 硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层间不规则堆积。具有较大的表面积 （5001000米2/克），有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体；对于气体、 液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。其吸附作用具有选择性，非极性物质比极性物 质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压强越大温度越低浓度越大， 吸附量越大。反之，减压，升温有利于气体的解吸。常用于气体的吸附、分离和提纯，溶剂的回收， 糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水及冰箱的除臭剂，防
2、毒面具中的滤毒剂，还可用作催化 剂或金属盐催化剂的载体。早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨，后来主要采用煤，经干馏、活化处理后得到活 性碳。生产方法有：蒸汽、气体活化法。利用水蒸气或二氧化碳在850900C将碳活化。化 学活化法。利用活化剂放出的气体，或用活化剂浸渍原料，在高温处理后都可得到活性炭。活性炭 具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔（半径小于20 埃=10-10米）、过渡孔（半 径201000）、大孔（半径1000100000）,使它具有很大的内表面，比表面积为5001700米 2/克。这决定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机 污
3、染物、色素等。工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好，它的结构力求稳定，吸附所 需能量小，以有利于再生。活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味，气体分离、溶剂回收和空气调节，用作 催化剂载体和防毒面具的吸附剂。活性炭脱色效果在水中最强，有机溶剂中较弱。一般加0.13% （W/V）,搅拌3060分钟，活性炭的粒度对脱色时间有影响，而且不同生产厂家，不同加工方 法生产的活性炭，脱色效果相差很大。脱色温度和PH要根据你产物的性质，通过试验确定了。（1） 活性碳一般使用温度是75-80度比较好；（2）活性炭脱色效果在水中最强，在强极溶剂中使用效 果也不错，在非极性溶剂中效果较差；（3）般
4、情况下，在PH3-6条件下使用较好；（4）般情 况下，加入量为千分之一至三（o;（5）脱色时间一般为30-60min； （6）活性碳的种类型号很 多，比如糖用碳，油用碳等，要选择一种适合你使用的活性碳。注意事项：（1）切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，那样会有暴沸的危险。（2）用活性炭脱 色要待固体物质完全溶解后才加入，因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中，但当冷却析出结晶体时， 部分杂质又会被结晶吸附，使得产物带色，所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入。活性炭使用须知、吸附分离原理在两相介面上，一相中的物质或溶解在其中的溶质向另一相转移和积聚，使 两相中物质浓度发生变化的过程称为吸附过程，
5、既可以发生在液固介面,也可以发生在气固介面上。 能够将其他物相中的某一组分有选择性地富集到自身表面的物质称为吸附剂，被吸附的物质称为吸 附质。所谓介面，通俗地讲也就是表面，因此，吸附其实可以看成种表面现象，吸附剂的吸附性 能与其表面特性有密切的关系。例如比表面积。比表面积越大，吸附能力越强，通常比表面积随物 质多孔性的增大而增大。典型的吸附分离过程包含四个步骤：首先，将待分离的料液（或气体）通入 吸附剂中；其次，吸附质被吸附到吸附剂表面，此时吸附是有选择性的；第三，料液流出；第四， 吸附质解吸回收后，将吸附剂再生。根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将吸附分为成物理吸 附、化学吸附
6、和交换吸附三种类型。二、活性炭的制造 活性炭作为种价廉易得的固体吸附剂，在实际生产生活中均得到广泛应精心整理 用。活性炭是用含碳为主的物质，如煤、木屑、果壳以及含碱的有机废渣等作原 料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其制造过程大致分为三步：1、干燥：原料在120一130C情况下脱水。2、炭化：加热温度在170C以上时，原料中有机物开始分解，到400600C 时炭化分解完毕。3、活化：原料中的有机物炭化后，残图在炭基本结构的微孔中，使微孔堵 塞。在高温条件下通入活化气，在缺氧情况下使残留炭发生水煤气反应，使微孔扩大，得到多孔结 构的活性炭。三、活性炭的分类 由于原料来源、制造方法、外观形状
7、和应用场合不同，活性炭的种类（品种） 很多，到目前为止尚无精确的统计材料，估计世界上活性炭品种不下千种。1按原料来源分1.1木质活性炭木质活性炭是指由木材、农作物秸杆、竹材及其加工废弃物和果壳为原料制 造的活性炭产品。1.2兽骨、血炭利用兽骨、血为原料，按照一定方法制成的炭（有的含碳量只有百分之十几） 也具有不差的吸附性能，严格意义上来说这种产品不能算作活性炭。但人们往往也习惯把它称作活 性炭。1.3矿物质原料活性炭这一类活性炭主要是指由各种煤和石油及其加工产物（包括煤焦油、煤沥青、 煤半焦、石油烃类、石油渣油、石油沥表、石油焦等）为原料制成的活性炭。1.4其它原料的活性炭为了科学研究和特殊用
8、途的需要以及扩大活性炭原料来源，也可以用合成树 酯、废橡胶、废塑料、生活和工业垃圾中的有机物等为原料制造活性炭。现在还有用金属碳化物为原料，将金属除去而制造中孔特别发达的活性炭。1.5再生活性炭为了充分利用资源,许多在不同场合对已经使用过且已失去吸附活性炭经过 不同方法的加工又恢复了全部或部分吸附性能，进行重复使用。使失去吸附性能的活性炭复吸附活 性的过程叫活性炭再生，经过再生过程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有热再生、化学洗脱、 溶剂萃取再生、生物再生等。2按活化控制方法分2.1化学法活性炭（化学炭）将含碳原料与某些化学药品混合后进行热处理，制取活性炭的方法叫化学 法。用化学法生产的活性
9、炭又称为化学法活性炭或化学炭。可以作为化学法的化学药品又称作活化剂，活化剂有氯化锌、氯化钙、碳酸 钾、磷酸、磷酸二氢钾、硫化钾、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、硼酸等，总之许多酸、碱、盐都可 以用作活化剂，主要从活性炭的性能和经济性来考虑采用何种活化剂。一般说来，化学炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直径或孔宽大于1.5纳米的 孔隙）较发达，主要用于液相吸附精制和溶剂回收的气相（蒸汽）吸附场合。化学法制造活性炭由 于加入了化学药品在制造过程中应当极其重视环境保护以及产品中可能存在微量非原料带入的元 素的影响问题。2.2物理法活性炭 以炭为原料，用水蒸汽、二氧化碳、空气（主要是氧）或它们的混合物（烟 道气）
10、为活化介质，在高温下（6001000C ）进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，也称作物理炭。一般说来物理炭的微孔（孔直径或孔宽小于1.5 纳米的孔隙）发达，主要用 于气相吸附场合或小分子液相吸附场合。2.3 化学-物理法或物理-化学法活性炭 在了解化学炭和物理炭的同时，还应当提及化学-物理法或物理-化学法活 性炭。选用不同的原料和采用不同的化学法与物理法的组合可以对活性炭的孔隙结构进行调控，从 而制取许多性能不同的活性炭。这种化学-物理法或物理-化学法是许多年来及今后相当长时期内， 世界各国活性炭工作者非常关注的活性炭制取方法。3.按外观形状分3.1 粉状活性
11、炭般将90%以上通过80目标准筛或粒度小于0.175mm的活性炭通称粉状 活性炭或粉状炭。粉状炭在使用时有吸附速度较快，吸附能力使用充分等优点，但需专有的分离方 法。随着分离技术的进步和某些应用要求的出现，粉状炭的粒度有越来越细化的倾向，有的场合已 达到微米甚至纳米级。3.2颗粒活性炭通常把粒度大于0.175mm的活性炭称作颗料活性炭。颗料活性炭又分为下 列几种：3.2.1不定型颗料活性炭不定型颗料活性炭一般由颗料状原料经炭化、活化，然后破碎筛分至需要粒 度制成，也可以用粉状活性炭加入适当的粘结剂经适当加工而成。3.2.2园柱形活性炭园柱形活性炭又称柱状炭，一般由粉状原料和粘结剂经混捏、挤压成
12、型再经 炭化、活化等工序制成。也可以用粉状活性炭加粘结剂挤压成型。柱状炭又有实心和中空之分，中 空柱状炭是柱状炭内有人造的一个或若干个有规则的小孔。3.2.3球形活性炭球形活性炭故名思义是园球形的活性炭，它的制取方法与柱状炭类似，但有 成球过程。也可以用液态含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成，还可以用粉状活性炭加粘 结剂成球加工而成。球形活性炭也有实心和空心球形活性炭之分。3.3其它形状的活性炭除了粉状活性炭和颗粒活性炭两大类外，还有其他形状的，如活性炭纤维、 活性炭纤维毯、活性炭布、蜂窝状活性炭、活性炭板等等。4按应用场合分前面已提及活性炭广泛应用于几乎所有国民经济部门和人们的日常生活
13、，正 因为如此，按活性炭应用场合进行分类是很困难的，问题在于同一种活性炭可以应用于多种场合， 而某种场合又可以用多种活性炭达到相同的目的。人们往往是由应用来获得对活性炭的认识的，所 以往往在活性炭词语前冠以xxx活性炭，这也成为约定俗成的活性炭的模糊分类方法，如糖用活 性炭、针剂活性炭、味精活性炭、净水活性炭等等。四、活性炭的特性 活性炭在制造过程中，挥发性有机物去除后，晶格间生成的空隙形成许多形 状和大小不同的细孔。这些细孔壁的总表面积（即比表面积）一般高达5001700m2/g，这就是活 性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。细孔构造随原料、活化方法、活化条件不同而异，般可以根据细孔半径的
14、 大小分为 3 种： 1、大微孔：半径1000100000?；2、过渡孔： 202000?；3、小微孔：约20?。般来说，以煤为原料制造的活性炭通常采用以水蒸气或二氧化碳气体为介 质的物理法活化，产品的形状以颗粒状为主，其孔径分布以微孔居多，更适合于吸附液相和气相中 分子量和分子直径较小的物质，吸附性能指标通常以亚甲蓝吸附值和碘吸附值表示。以木屑为原料制造的活性炭通常采取化学法活化，产品的形状以粉状为主， 其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制，比较灵活，既可以制造出孔径分布以微孔居精心整理 多的产品，也可制造出孔径分布中孔（过渡孔）占较大比例的产品，其中后者比较适合于吸附液相 中分子
15、量和分子直径较大的物质，吸附性能指标以焦糖脱色率表示。以果壳类为原料制造的活性炭通常采取以水蒸气或二氧化碳气体为介质的 物理法活化，产品的形状以颗粒状为主，由于其特殊材质的因素，其孔径分布介于上述两类活性炭 之间，因此其应用范围更为广泛，缺点是受国内原材料的限制，成品较高。五、活性炭的性能指标 活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、化学性能指标、吸附性能指标。 三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的作用。主要物理性能指标有：形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、 耐磨强度、漂浮率等。主要化学性能指标有：PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、硫化物、 氯化物、氰化物、硫酸盐
16、、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金 属含量、磷酸盐等。主要吸附性能指标有：亚甲蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸 附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防护时间、 ABS值等。六、活性炭的吸附原理活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔 结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样，所有的分 子之间都具有相互引力。正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到 将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。必须指出的是，这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于 活性炭的孔径，这样才可可能
