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    活性炭的種類和用途

    時間:2020-09-11 查看:532

    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?;钚蕴?、定型顆?;钚蕴?、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?;钚蕴渴褂们闆r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?;钚蕴勘粡V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?;罨椒▽χ频没钚蕴康目紫洞笮∮泻艽笥绊?。
    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?;钚蕴烤哂械谋砻婊瘜W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?;钚蕴磕芪讲《?、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。

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