活性炭的种类和用途

活性炭是具有发达孔隙结构、有很大比表面积和吸附能力的炭。每克活性炭的总表面积可达1500平方米以上。
活性炭的种类很多，按原料不同可分为植物原料炭、煤质炭、石油质炭、骨炭、血炭等等；按制造方法可分为气体活化法炭、即物理活化法炭；化学活化法炭，即化学药品活化法炭；化学——物理法活性炭；按外观形状可分为粉状活性炭、不定型颗粒活性炭、定型颗粒活性炭、球形炭、纤维状炭、织物状炭等；按用途可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等。
活性炭具有吸附性能、催化性能，它不溶于水和其他溶剂，具有物理和化学上的稳定性。除了高温下同氧接触、同臭氧、氯、重铬酸盐等强氧化剂反应外，在实际使用条件下都极为稳定。由于活性炭作为吸附剂的优异特性，所以活性炭的用途非常广泛。
我国活性炭目前多在葡萄糖、医药和味精生产中使用，在环境保护、作催化剂和催化剂载体中的应用还不够广泛。
我国粉状活性炭使用情况如下：
用于医药 占59.8%
用于口服葡萄糖 占26.6%
用于食品工业 占10.8%
用于其他方面 占2.8%
我国颗粒活性炭使用情况如下：
用于合成纤维载体 占51.2%
用于聚氯乙烯载体 占13.0%
用于空气、水净化 占23.5%
用于合成脱硫 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，它的选择吸附性会不同，各有一定适用范围，使用不当则效果不佳。
活性炭生产的发展情况
1.国外活性炭生产的发展概况
八十年代，世界活性炭生产能力约70万吨/年。主要生产国为：美国15万吨/年，原苏联9万吨/年，日本7万吨/年，德国7万吨/年，英国6万吨/年，法国5万吨/年，荷兰4万吨/年，意大利2万吨/年。预计近年来还有较大幅度增长。
活性炭生产之所以有如此迅速的发展，这应归功于应用领域的扩大和活性炭本身的不可替代性。活性炭被广泛用于液相和气相中起吸附、脱色、精制、分离、催化及催化剂载体等。在发达国家活性炭在环境治理方面用量约占总量的1/3，主要是水源、饮水净化及工业废水、生活废水处理。
近年来，国外在新产品开发方面，一是采用多种原料，多种工艺研制出具有特殊性能的活性炭。二是采用对活性炭进行二次加工的方法研制出多种高效能、多功能的活性炭制品，使活性炭呈现新的活力。
2.国内活性炭生产的发展概况
我国活性炭生产在党中央改革开放的总方针指引下有了很大发展。1981年产量为1.2万吨，1982年上升到了3万吨，1983年达3.5万吨，1987年为4.5万吨，1991年为6万吨，1995年产量已突破8万吨，全国出口量达到5.3万吨，我国已成为活性炭生产大国。
近年来，许多企业进一步开发产品品种的原材料来源，向着产品的高、精、尖方向发展，成为外销产品的基地；无论在设备引进、消化吸收、改造或制造工艺方面。近年来均有长足的进步；在品种研究上，不仅形成系列多品种，而且在炭纤维、炭分子筛、高比表面积、高吸附值活性炭的研究方面也取得了较大进展；不少厂家在降低能耗、治理污染、提高社会效益和经济效益方面做了大量工作，取得了较好的成效。
活性炭的吸附特性
活性炭与其他吸附剂如硅胶、沸石、活性白土等相比较，具有许多特点。
1.有较发达的孔隙结构，比表面积大
活性炭具有发达的孔隙结构，除了活性分子筛以外，孔径分布范围较广，具有孔径大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各种物质。同时具有大量的微孔，因而比表面积很大，吸附力也大。活化方法对制得活性炭的孔隙大小有很大影响。
2.活性炭的表面特性
活性炭的表面性质因活化条件而不同，高温水蒸汽活化的活性炭，表面多含碱性氧化物，而氯化锌活化的活性炭，表面多含酸性氧化物，后者对碱性化合物的吸附能力特别大。活性炭具有的表面化学性质、孔径分布和孔隙形状不同，是活性炭具有选择性吸附的主要原因。
3.催化性质
活性炭作为接触催化剂用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。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。
活性炭在化学工业中常用作催化剂载体，即将有催化活性的物质沉积在活性炭上，一起用作催化剂。这时，活性炭的作用并不限于负载活化剂，它对催化剂的活性、选择性和使用寿命都有重大影响，它具有助催化的作用。
4.化学性质稳定、容易再生
活性炭的化学性质稳定、能耐酸、耐碱，所以能在较大的酸碱度范围内应用；活性炭不溶于水和其他溶剂，能在水溶液和许多溶剂中使用；活性炭能经受高温高压的作用，由于它的催化活性，在有机合成中常作为催化剂或载体。
活性炭使用失效时，可用各种方法多次反复再生，使其恢复吸附能力，再用于生产。如果再生得法，可达到原有的吸附水平。
活性炭在国防建设及工农业生产等各个领域的使用情况
活性炭作为吸附剂具有优异特性，现已在工业、农业、国防、科技以及人民生活各个领域中广泛使用，成为国民经济不可缺少的重要物质。
1.气相吸附方面的应用
（1）废气净化和回收 用于净化工业上排放的有害气体，如废烟气的脱硫等；回收挥发散失的溶剂如丙酮、酯类、苯、汽油等。
（2）防御毒气和有害气体 在国防和民用工业中用活性炭装填各种防毒面具，制造防御放射性物质的纺织品。
（3）原子能设施中的应用 用于捕集和去除泄漏的放射性物质。
(4）其它 用活性炭填充气体钢瓶，增加贮存气体的容量；用于香烟滤嘴滤除尼古丁等。
2.液相吸附方面的应用
（1）食品工业 用于葡萄糖、饴糖、味精、油脂、酒等的脱色精制，除去色素、胶质和其它杂质。
（2）医药工业 用于抗菌素、解热药、维生素、注射用针剂等除去色素、杂质等。
（3）化学药品 用于各种有机和无机药品，如酯类、酚类、柠檬酸、草酸等的脱色精制。
（4）环境保护 用于净化用水，处理废水等。
（5）其它 在冶金工业中用于回收金、银、钯等贵重金属。
3.为催化剂和催化剂载体
活性炭本身有各种催化活性，可单独作催化剂，应用于卤化、氧化脱氢等化学反应中。某些活性炭也是优良的催化剂载体，应用在醋酸乙烯酯合成、卤化、氧化、聚合等反应中。
4.医药方面的应用
活性炭作为外用药，用于烂疮、化脓化创伤，也可用于内服药治疗腹泻。活性炭能吸附病毒、细菌毒素、药物等，可用于治疗中毒或过量服药的病人。
5.农业和其它方面的应用
活性炭施用于土壤中，能促进氮的生物固定作用，除去农药对作物的毒害等。此外，活性炭还用作制造锌—空气电池的电极

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