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活性炭的种类和用途

发布日期:2017-12-24 作者: 点击:

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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