12粉狀活性炭使用壽命，粉狀活性炭適用范圍

12粉狀活性炭使用壽命，粉狀活性炭適用范圍
    活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和極強(qiáng)吸附力的吸附劑。自20世紀(jì)初關(guān)于活性炭的第一個(gè)專利公布以來(lái)全世界經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，無(wú)論在制造技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、原料開(kāi)拓、品種開(kāi)發(fā)、孔隙結(jié)構(gòu)研究和吸附理論的認(rèn)識(shí)等方面都取得了巨大成果，并正在不斷深入發(fā)展。我國(guó)木質(zhì)活性炭工業(yè)主要生產(chǎn)方法有二大類：一類是以薪炭材、果殼炭化成木炭或果殼炭為主要原料的物理法生產(chǎn)工藝；另一類是以鋸木屑為主要原料的化學(xué)法生產(chǎn)工藝。

    1、21世紀(jì)活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)：

    活性炭作為新材料和碳素材料的一個(gè)重要分支，其綜合的優(yōu)良吸附性能和在幾乎所有國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門的廣泛應(yīng)用，必將在新世紀(jì)里繼續(xù)顯示其旺盛的生命力，同時(shí)也將面臨更多的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

    如上所述，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的活性炭行業(yè)還是較落后的，尤其在應(yīng)用開(kāi)發(fā)，專用炭制造等方面差距更大。例如從環(huán)境保護(hù)來(lái)看，世界發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，環(huán)保行業(yè)逐漸成為活性炭的主要消費(fèi)市場(chǎng)，早在1994年，美國(guó)用于環(huán)境保護(hù)中水處理和氣體處理的活性炭占其當(dāng)年總用量13萬(wàn)噸的66%；日本這兩項(xiàng)的用量占當(dāng)年總用量8.5萬(wàn)噸的75%。我國(guó)近十多年環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，水處理、氣體處理用活性炭還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有普及。據(jù)報(bào)道：江浙太湖流域水源中藻類較多時(shí)，采用大孔較多的具有一定焦糖脫色力（A法≥85%）的木質(zhì)粉炭，并在水源混凝沉淀時(shí)加入，各種藻類去除率可達(dá)81%~98%。隨著2003年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的申辦成功和我國(guó)在10~20年里要全面跨入小康社會(huì)我們可以充滿信心預(yù)計(jì)，僅環(huán)境保護(hù)這一領(lǐng)域，活性炭的用量將會(huì)成倍增長(zhǎng)，初步估計(jì)環(huán)保用炭不會(huì)少于10萬(wàn)~20萬(wàn)噸/年。

    另外從活性炭的傳統(tǒng)市場(chǎng)來(lái)看，活性炭在液相脫色和精制中的應(yīng)用最早是在制糖和發(fā)酵工業(yè)。我國(guó)每年產(chǎn)糖600多萬(wàn)噸以上，至今未能采用活性炭脫色，以國(guó)外制糖業(yè)活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%計(jì)，活性炭在制糖業(yè)的應(yīng)用量將占有2萬(wàn)~6萬(wàn)噸市場(chǎng)份額。據(jù)資料報(bào)道，改革開(kāi)放20多年來(lái)，我國(guó)的糧食轉(zhuǎn)化工業(yè)如發(fā)酵工業(yè)得到了飛速發(fā)展，淀粉糖從30萬(wàn)噸/年增至200萬(wàn)噸/年，檸檬酸從25萬(wàn)噸/年增至40萬(wàn)噸/年，味精產(chǎn)量2002年達(dá)到91萬(wàn)噸，是10年前的三倍，這些產(chǎn)品在生產(chǎn)和精制過(guò)程中活性炭是必不可少的，它們成倍增加必然導(dǎo)致活性炭需用量也成倍增加。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，僅味精用炭一年就要3.5萬(wàn)~4.0萬(wàn)噸，另外山梨酸、檸檬酸、醫(yī)藥中間體、食品添加劑及染料中間體等等需木質(zhì)活性炭的年用量約3.0萬(wàn)~3.5萬(wàn)噸。

    活性炭雖然是一個(gè)歷史悠久的產(chǎn)品，作為現(xiàn)代工業(yè)來(lái)講在我國(guó)又是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，它之所以能經(jīng)久不衰，至今仍然有著蓬勃的發(fā)展勢(shì)頭和活力，這與它的用途不斷被展有關(guān)，它不但已在上述傳統(tǒng)的制糖、發(fā)酵、制藥、食品、輕工、醫(yī)藥、冶金、化工、兵工等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，而且正在向著與人類生存環(huán)境息息相關(guān)的環(huán)保、凈水、空氣分離、電子信息、原子能及生物工程、納米材料、高能電極材料、高效催化劑載體等高新科技領(lǐng)域滲透擴(kuò)展中，找到了更為廣闊的新用途。因此可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾十年中我國(guó)在全面建設(shè)小康社會(huì)的過(guò)程中，活性炭產(chǎn)業(yè)是方興未艾，必將持續(xù)發(fā)展。估計(jì)大約再過(guò)10年，我國(guó)活性炭年產(chǎn)量將有望達(dá)到20萬(wàn)~30萬(wàn)噸，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位將會(huì)越來(lái)越顯示其不可取代的一面。那時(shí)，我國(guó)將成為名副其實(shí)的活性炭生產(chǎn)、消費(fèi)、出口大國(guó)。

2、幾點(diǎn)建議：

    2.1  發(fā)揮活性炭行業(yè)協(xié)會(huì)的作用，加強(qiáng)行業(yè)的協(xié)調(diào)和管理，加強(qiáng)企業(yè)間的合作并逐步向企業(yè)集團(tuán)過(guò)渡，建立和培育中國(guó)的大型活性炭企業(yè)集團(tuán)，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力

    2003年12月國(guó)家民政部正式批準(zhǔn)，成立的中國(guó)林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會(huì)活性炭分會(huì)是目前我國(guó)唯一的活性炭行業(yè)組織，它是一個(gè)跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的在自愿、平等、互利、互惠的原則下組成的全國(guó)活性炭行業(yè)組織，希望通過(guò)各方努力辦成活性炭的企業(yè)之家，在協(xié)助政府部門積極做好活性炭企業(yè)的組織、協(xié)調(diào)、交流、指導(dǎo)等方面的服務(wù)工作，使我國(guó)活性炭行業(yè)走上健康有序的發(fā)展道路，在增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮更大作用，真正成為政府有關(guān)部門與行業(yè)企業(yè)之間的橋梁和紐帶。

    2.2  注意現(xiàn)有活性炭原料資源的有效利用，積極尋找替代原料和開(kāi)發(fā)新資源

    其實(shí)，可供抽制活性炭的資源很多，如南方的竹、木，北方的果殼，果核、木材加工三剩物、棉花稈、稻殼、優(yōu)質(zhì)煤、天然瀝青、炭黑、石油焦、石油瀝青等含碳資源。有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)活性炭資源對(duì)于滿足不同需求是有益的。例如，我國(guó)每年生產(chǎn)5萬(wàn)多噸糠醛，每生產(chǎn)一噸糠醛有10~12噸廢渣，利用其廢渣生產(chǎn)的活性炭其硫容量很高，用于氣體脫硫有很好效果。再如中溫煤焦屑也可以生產(chǎn)出凈化含酚廢水用的廉價(jià)含碳吸附劑；石化行業(yè)大量廢棄的石油焦也是一種很好的活性炭原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)熱水蒸氣加工即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)凈水炭。

    2.3  密切科技與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，大力提倡科技創(chuàng)新，組織力量攻克化學(xué)法生產(chǎn)中的污染治理和降低消耗

    目前我國(guó)大多數(shù)木質(zhì)活性炭廠由于規(guī)模小、資金不足、技術(shù)力量有限，在治理污染方面均未能根本解決問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)資料，化學(xué)法生產(chǎn)中的污染治理和降低消耗就其技術(shù)而言是可以做到的。例如日本氯化鋅法生產(chǎn)活性炭鋅耗幾乎為零，所采用設(shè)備為回轉(zhuǎn)爐；美國(guó)磷酸法生產(chǎn)活性炭酸耗為0.2噸/噸以下，所用爐型亦為回轉(zhuǎn)爐。我國(guó)浙江、江蘇等有些活性炭企業(yè)近幾年經(jīng)采用新的轉(zhuǎn)爐和氣相回收裝置后，酸耗和氣相污染有很大降低和改善。盡可能采用適合的活性炭再生方法，以使活性炭“循環(huán)再利用”，進(jìn)一步節(jié)約資源，降低使用成本。建議有關(guān)部門加大科研經(jīng)費(fèi)投入，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，組織科研院所、大專院校和企業(yè)緊密合作，吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的科研項(xiàng)目，共同攻關(guān)，建立幾個(gè)有自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有實(shí)際效益的示范工廠，爭(zhēng)取在不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將化學(xué)生產(chǎn)活性炭廠的污染和消耗降到更低水平。

    2.4  加強(qiáng)活性炭基礎(chǔ)研究和新技術(shù)新產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)

    深入探討活性炭的制取條件與活性炭結(jié)構(gòu)形成和調(diào)變關(guān)系，逐步做到針對(duì)不同的吸附??解吸要求而有對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工藝，努力緊跟世界高新技術(shù)的發(fā)展方向，建成具有我國(guó)特色的知識(shí)創(chuàng)新體系，大力加強(qiáng)活性炭新品系列的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，如活性炭的超細(xì)化和活性炭與納米材料的復(fù)合，高新電子電極材料和真正的“蓄電池”產(chǎn)品、新型催化劑載體、藥物緩釋劑、生物制劑線化專用活性炭、高能量密度物質(zhì)的存貯專用活性炭、納米氧化催化劑、活性炭復(fù)體等。

    粉狀活性炭的發(fā)展方向：

    1、生產(chǎn)原料：

    例如用稻殼制備活性炭，用廢棄植物制取可燃?xì)狻⑻亢徒褂停霉I(yè)水解渣制備活性炭，我校化學(xué)系也曾就本地資源――麥桿、玉米秸代替木材制備活性炭進(jìn)行了大量的研究工作，其課題已于1999年獲省級(jí)鑒定成果。除此之外也有用甘蔗渣，有機(jī)工業(yè)廢料等為原料制備活性炭的報(bào)道。

    2、 生產(chǎn)工藝：

    隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，物理法活性炭工藝將逐漸被人們所重視，為改善物理法活性炭的吸附性能，各生產(chǎn)單位進(jìn)行過(guò)不少嘗試，例如將一次高溫水蒸氣活化工藝改為兩次，可顯著提高產(chǎn)品的脫色力。

    3、 生產(chǎn)設(shè)備：

    活化爐是活性炭生產(chǎn)的最主要關(guān)鍵設(shè)備。用回轉(zhuǎn)爐雖操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度小、物料活化均勻，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但因煙道氣溫度高，氣相中有部分氯化鋅帶入而增大消耗，若用平板爐，雖效率低，偶有炭化活化不均等缺點(diǎn)，但操作靈活性大，污染易解決。如何對(duì)兩者進(jìn)行權(quán)衡，有關(guān)專家正對(duì)此進(jìn)行探索，相信不久的將來(lái)會(huì)有污染小、機(jī)械化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的高效活化爐問(wèn)世。

    隨著食品、醫(yī)藥、輕工、環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展，粉狀活性炭作為一種吸附脫色劑，其用量迅速增加。建國(guó)初期我國(guó)活性炭的年產(chǎn)量?jī)H為30多噸，至1996年，全國(guó)生產(chǎn)廠家有二百多個(gè)，年產(chǎn)量達(dá)13萬(wàn)噸。

    根據(jù)活性炭的用途不同可將其制成粉狀和粒狀，粒狀活性炭又分定型炭（例：柱狀、球狀等）和非定型；根據(jù)生產(chǎn)中所用活化劑的不同又可將其分為物理法活性炭和化學(xué)法活性炭：根據(jù)生產(chǎn)原料不同亦可分為木質(zhì)炭和煤質(zhì)炭，因木質(zhì)原料孔隙度大，內(nèi)部細(xì)胞組織有許多天然孔隙(木炭的比表面積為使活化劑易進(jìn)入，且接觸反應(yīng)面大易活經(jīng)，而煤則不同(煤制焦炭的比表面積僅為故與活化劑的反應(yīng)面比木炭小的多。總之，以化學(xué)法木質(zhì)粉狀活性炭的脫色性能最佳，它在水解、發(fā)酵、有機(jī)合成、制糖、制藥、凈水和環(huán)保等領(lǐng)域，用于除去發(fā)色體、膠質(zhì)，吸附異味，防止液體渾濁，除去泡沫，提高蒸發(fā)結(jié)晶速度。
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