活性炭讲义稿

活性炭的制备及应用其他成员：陶鹏丽席乔悦张丽雯赵坤李瑞郑勇王兆杰

生命不息奋斗不止1西北农林科技大学林学院林化092班主要内容一、活性炭的概述二、活性炭的制备三、活性炭的应用及前景生命不息奋斗不止2西北农林科技大学林学院林化092班一、活性炭的概述（一）、发展现状（二）、活性炭的简介生命不息奋斗不止3西北农林科技大学林学院林化092班（一）、发展现状国外活性炭生产国有美国、俄罗斯和日本等。世界活性炭的年产量约70万吨，其中一半以上是由美国、日本及西欧经济共同体等工业国生产。欧美等发达国家在活性炭制造技术方面已完成大型化、自动化、连续化、无公害化制造体系。而且对制造新工艺的研究与活性炭微孔结构和表面化学基团的关系研究，做到了品种的专用化和多样化。生命不息奋斗不止4西北农林科技大学林学院林化092班我国活性炭工业生产起步于20世纪50年代，80年代以后发展迅速，主要以煤质活性炭为主。我国目前有中小型活性炭生产企业1000余家，活性炭产量占世界产量的三分之一，已成为世界上最大的活性炭生产国，2007年生产量达到35万吨，出口量25万吨。但是我国活性炭行业在制造技术上不如欧美国家，存在生产规模小、产品质量参差不齐、资源浪费等问。生命不息奋斗不止5西北农林科技大学林学院林化092班（二）、活性炭的简介定义：

活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。生命不息奋斗不止6西北农林科技大学林学院林化092班特点：

活性炭是一种多孔炭材料，具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点。生命不息奋斗不止7西北农林科技大学林学院林化092班结构：

活性炭是非晶体物质，由排列成六边形的碳原子平面层组成，这些平面层的排列不是类似于石墨的结构，而是杂乱且无规律地排列成“螺层状结构”。生命不息奋斗不止8西北农林科技大学林学院林化092班二、活性炭的制备1、原材料主要分为木质和煤质。煤质原料主要有无烟煤、焦炭煤、褐煤及石油、沥青和石油焦等；木质原料主要指果壳、农作物秸秆、椰子壳、核桃壳、油棕壳，以及纸浆废液等2、方法

由于制备活性炭原料的多样性及话性炭的用途不同，其制备方法也存在很大差异。主要有物理法和化学法等。生命不息奋斗不止9西北农林科技大学林学院林化092班②步骤：首先对原料进行炭化,即含碳有机物在热的作用下发生分解,非碳元素以挥发分的形式逸出,生成富碳的固体热解产物,然后用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体活化,使热解产物形成发达的微孔结构。炭化温度一般为60℃,活化温度一般在800一900℃之间。生命不息奋斗不止10西北农林科技大学林学院林化092班③影响因素：碳化温度（400~600℃左右）、碳化时间（1h左右）、活化温度（800~1000℃

）、活化时间（1h左右）、活化剂流量。（2）化学活化法步骤：化学活化法是将原料与化学试剂(活化剂)按一定比例混合浸渍一段时间后,在惰性气体保护下将炭化和活化同时进行的一种制备方式,实质是化学试剂镶嵌入炭颗粒内部结构中作用而开创出丰富的微孔。生命不息奋斗不止11西北农林科技大学林学院林化092班②工艺流程图:

常用的活化剂有碱金属、碱土金属的氢氧化物和一些酸,目前应用较多、较成熟的化学活化剂有KOH,ZnCl2,H3PO4等,其中以KOH制得的超级活性炭性能最为优异。③其他活化法：如物理-化学法、化学物理法、模板法、蒸汽裂解活化法等。生命不息奋斗不止12西北农林科技大学林学院林化092班（3）其他制备方法a.催化活化法金属及其化合物对碳的气化具有催化作用，所用的金属主要有碱金属氧化物及盐类、碱土金属氧化物及盐类、过渡金属氧化物及稀土元素。采用催化活化的方法可以提高活性炭的中孔容积。b.聚合物炭化法由两种或两种以上聚合物以物理或化学方法混合而成的聚合物如果有相分离的结构，热处理时不稳定的聚合物将分解并在稳定的聚合物中留下孔洞。有学者将酚醛树脂和聚丁烯丁脂在甲醇中以1：1比例混合，制得中孔活性炭。C.还有超临界技术、微波加热等制备方法。生命不息奋斗不止13西北农林科技大学林学院林化092班目前国内最先进的新型活性炭生产设备

1、《一步法生产活性碳的内热蒸汽转炉》——空卫高级椰壳活性炭

2、《外热、内热双功能活性碳生产装置》——空卫高级椰壳活性炭生命不息奋斗不止14西北农林科技大学林学院林化092班三、活性炭的应用

活性炭在水处理中的应用活性炭因具有较高的比表面积和化学稳定性，可作为一种良好的吸附剂，主要有：去除水中有机物处理重金属废水处理含氰废水工业废水等生命不息奋斗不止15西北农林科技大学林学院林化092班哈尔滨动用1400吨活性炭治理水污染活性炭有很强的过滤功能哈尔滨自来水厂滤水池

2005年11月松花江水污染事件,硝基苯的浓度最大超标了大约30倍,自来水厂常规处理工艺对其基本上没有去除作用，混凝沉淀的方法，去除率在2%-5%，常用的氧化剂如高锰酸钾，臭氧都不能把其氧化。技术措施：一条是在水厂取水口处投加粉末活性炭(40mg/l),利用水源水从取水口到净水厂的输水管线(1-2h),在管线当中粉末炭把硝基苯吸附。

另一条就是把水厂现有沙滤池改造成活性炭和石英砂双层滤料滤池，具体方法是把现有的石英砂挖出半米左右再加入半米的粒状活性炭，一共用了粒状炭800多吨生命不息奋斗不止16西北农林科技大学林学院林化092班大气污染的防治活性炭净化室内空气是比较适合的方法,常常与空调装置、换气装置并用,如医院、宾馆、地下设施、潜艇及宇宙飞船。空气净化用的活性炭过滤器结构简单、替换容易。另外,燃烧废气中含有二氧化硫,活性炭处理后不仅防止大气污染,还能回收二氧化硫,制成硫酸。用脱附方法可回收硫酸或硫酸钙、硫酸按或固体硫。活性炭也用于吸附生产过程中逸出的有毒气体,保护环境,如喷漆车间的空气和为了防止汽车气化汽油的蒸发散失,也都推广应用活性炭吸附装置。生命不息奋斗不止17西北农林科技大学林学院林化092班改良土壤

从环境污染来看,土壤是藏垢纳污之地,污染物来自：污水、废水的排放;大气中废气、杂物的沉降;固体垃圾、废渣的堆积;农药、化肥的使用;有害微生物的存活等。以活性炭处理土壤,可发挥一定的作用如在除草剂中加人活性炭,可以防止杂草生长,有效而无害。活性炭以微生物金属(例如银、铜、锌)化合物浸渍,然后经有机硅烷处理,提供稻谷或菠菜生长之用,有增产之效。生命不息奋斗不止18西北农林科技大学林学院林化092班在有机气体回收上的应用

有机溶剂在许多工业制造过程中都是必不少的,些溶剂极易挥发,其蒸汽对人体健康有害,还有引起火灾和爆炸的危险,同时由于溶剂化,使生产成本增加。用活性炭吸附法来回收剂是目前较好的方法之一,其回收工艺比较简单,由吸附、解吸、干燥及冷却四个阶段组成。含有溶剂蒸汽的空气通过活性炭层时,溶剂蒸汽被吸附,从吸附器内排出的几乎是纯净的空气。饱和的活性炭可用水蒸气再生,将解吸下来的溶剂蒸汽冷却分离回收。生命不息奋斗不止19西北农林科技大学林学院林化092班活性炭的临床应用

活性炭在药物制剂中主要用来吸附杂质、热原以提高产品质量,由于其具有强大的吸附作用,临床上主要用于止泻和防止毒物吸收,近年来活性炭的临床新应用不断有报道,笔者就此进行概述生命不息奋斗不止20西北农林科技大学林学院林化092班活性炭在食品医药领域的应用活性炭用于食品工业中绝大多数甜味剂、调味品、油脂、饮料的脱色精制，以除去色素、胶质和其它杂质。活性炭在液相吸附中最早应用于在糖类制品中的脱色精制，到目前为止，活性炭在这方面的应用仍然具有广阔的市场。生命不息奋斗不止21西北农林科技大学林学院林化092班其他领域的应用

气体处理（吸附作用）能源环保医疗领域（药物缓释、解毒剂、降血脂、吸附胆红素等）有机合成催化剂或催化剂载体化学防护领域（防毒面具、口罩、防毒衣和防毒门帘等）生命不息奋斗不止22西北农林科技大学林学院林化092班应用前景（1）针对未来化学战争使用毒剂的多样性及未知性，研制可同时防护多种毒剂的活性炭浸渍材料；（2）针对六价铬的致癌性，研制适用于高湿环境