一、 活性炭基礎知識
活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發(fā)達、表面積大，吸附能力強的一類微晶質碳素材料。它是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體，廣泛應用于幾乎所有的國民經(jīng)濟部門和人們的日常生活。
1、 活性炭分類－由于原料來源、制造方法、外觀形狀和應用場合不同,活性炭品種不下千 種。
1.1 按原料來源分,可分為木質活性炭(如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭等)、 礦物質原料活性炭(各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭)、其它原料制成的活性炭(如廢橡膠、廢塑料等制成的活性炭)。
1.2 按制造方法分，可分為化學法活性炭(化學炭)
將含碳原料與某些化學藥品混合后進行熱處理，制取活性炭的方法叫化學法。用化學法生產(chǎn)的活性炭又稱為化學法活性炭或化學炭。
可以作為化學法的化學藥品又稱作活化劑，活化劑有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等，總之許多酸、堿、鹽都可以用作活化劑，主要從活性炭的性能和經(jīng)濟性來考慮采用何種活化劑。
一般說來，化學炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直徑或孔寬大于1.5納米的孔隙）較發(fā)達，主要用于液相吸附精制和溶劑回收的氣相（蒸汽）吸附場合。
化學法制造活性炭由于加入了化學藥品在制造過程中應當極其重視環(huán)境保護以及產(chǎn)品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問題。
1.2.2
物理法活性炭
以炭為原料用水蒸汽、二氧化碳、空氣（主要是氧）或它們的混合物（煙道氣）為活化介質，在高溫下（600～1000℃）進行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制造的活性炭叫物理法活性炭，也稱作物理炭。
一般說來物理炭的微孔（孔直徑或孔寬小于1.5納米的孔隙）發(fā)達，主要用于氣相吸附場合或小分子液相吸附場合。
1.2.3 化學--物理法或物理--化學法活性炭
在了解化學炭和物理炭的同時，還應當提及化學--物理法或物理--化學法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學法與物理法的組合可以對活性炭的孔隙結構進行調控，從而制取許多性能不同的活性炭。這種化學--物理法或物理--化學法是許多年來及今后相當長時期內世界各國活性炭工作者非常關注的活性炭制取方法。
1.3 按外觀形狀分
1.3.1
粉狀活性炭
一般將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優(yōu)點，但需專有的分離方法。隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現(xiàn)，粉狀炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。
1.3.2 顆粒活性炭
通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。
顆料活性炭又分為下列幾種。
1.3.2.1 不定型顆料活性炭
不定型顆料活性炭一般由顆料狀原料經(jīng)炭化、活化，然后破碎篩分至需要粒度制成，也可以用粉狀活性炭加入適當?shù)恼辰Y劑經(jīng)適當加工而成。
1.3.2.2 園柱形活性炭
園柱形活性炭又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結劑擠壓成型。柱狀炭又有實心和中空之分，中空柱狀炭是柱狀炭內有人造的一個或若干個有規(guī)則的小孔。
1.3.2.3 球形活性炭
球形活性炭故名思義是園球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程。也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可以用粉狀活性炭加粘結劑成球加工而成。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。
1.3.3 其它形狀的活性炭
除了粉狀活性炭和顆粒活性炭兩大類外，還有其他形狀的，如活性炭纖維、活性炭纖維毯、活性炭布、蜂窩狀活性炭、活性炭板等等。
1.4 按應用場合分
前已述及活性炭廣泛應用于幾乎所有國民經(jīng)濟部門和人們的日常生活，正因為如此，按活性炭應用場合進行分類是很困難的，問題在于同一種活性炭可以應用于多種場合，而某種場合又可以用多種活性炭達到相同的目的。人們往往是由應用來獲得對活性炭的認識的，所以往往在活性炭詞語前冠似×××活性炭也作為的定俗成的活性炭的模糊分類方法。如糖用活性炭、針劑活性炭、味精活性炭、凈水活性炭等等。
2、活性炭由于具有吸附、催化和一定的化學反應性能，同時又具有物理、化學的相對穩(wěn)定性。廣泛應用于幾乎所有國民經(jīng)濟部門和人們的目常生活。
2.1 活性炭在氣（汽）相吸附中的應用
活性炭在氣（汽）相吸附中的大規(guī)模應用是從第一次世界大戰(zhàn)中的毒氣防護開始的。此后，逐漸向其他領域擴展，歸納起來其主要應用如下。
2.1.1 有毒或有害氣體的防護
防毒面具、口罩和防護服是活性炭應用的典型代表。
2.1.2 氣（汽）體的凈化、精制和分離
空氣凈化、空氣的氮、氧吸附分離和純化；工業(yè)氫的度壓吸附分離和提純；溶劑回收；煙氣中去除二氧化硫和氮氧化合物；空調；航天和深海潛艇的工作環(huán)境的氣體凈化等部離不開活性炭。
2.2 活性炭在液相吸附中的應用
活性炭最早的應用是從歐洲人精制糖液開始的�，F(xiàn)在活性炭在液相吸附中的應用乙遍及許多工業(yè)部門和人們的日常生活。
2.2.1 食品工業(yè)中的應用
所有甜味劑、調味品、食用油脂、飲料都使用活性炭進行脫色精制。到目前為止，這方面的應用仍然是活性炭最廣闊的市場之一，特別是正在實現(xiàn)工業(yè)化的我國和許多發(fā)展中國家。
2.2.2 制藥工業(yè)中的應用
所有人工合面和生物制藥的原料藥，尤其是西藥都采用活性炭進行脫色精制�；钚蕴课降闹饕饔檬侨コs質、提高純度和去除致熱源。這是活性炭又一廣大市場之一。
2.2.3 活性炭在化學工業(yè)和其他工業(yè)中的應用
活性炭在石化工業(yè)中的油品精制、脫硫、脫臭、催化劑載體；無機化工中的含用和醫(yī)藥級制品的精制提純；治金工業(yè)中特別是濕法冶金中的金、鉑等貴金屬的提取以及染織工業(yè)中的染料、媒染劑等都逐漸使用活性炭，是近幾十年來活性炭新開發(fā)的市場。
2．3 活性炭在環(huán)境保護中的應用
活性炭的應用中，從上世紀六、七十年代起環(huán)境保護逐漸成為活性炭最大的消費領域，包括氣、液相吸附的環(huán)保用活性炭往往占發(fā)達國家總用量的60%以上。環(huán)保中的氣相處理是各種工業(yè)生活廢氣的凈化和回收有用溶劑。環(huán)保中的液相汲附處理中主要用于人們生活的上、下水和工業(yè)廢水的處理上。發(fā)達國家的人們的飲用水、城市生活廢水、工業(yè)廢水基本上都采用包括活性炭處理在內的三級凈化，發(fā)達國家用于水處理的活性炭約占其總用量的40～50%。我國開始重視環(huán)境問題，預期不遠將來，活性炭在我國水處理中將獲得躍式的發(fā)展。
2.4 活性炭在高新技術領域中的應用進展
近二十年來高新技術已成國世界各國經(jīng)濟發(fā)展的競技物。科技的迅速發(fā)展促進了活性炭的發(fā)高比表面、高孔容、高吸附容量的高性能活性炭、超細活性炭、活性炭各種各樣的制品不斷涌現(xiàn)。而這些活性炭新品系在高新電子電極、新型催化劑截體、電能和高能量密度物質（如壓縮或液化氫氣、天然氣等）和貯存。電動汽車、功能性綠色環(huán)保等諸多領域的應用都屢見有關文獻，不少已投放市場。我國的活性炭工作者也在不懈努力，有些方面已取得突破，可以預期在新世紀里我國活性炭在高新技術領域將占有一席之地。
二、 活性炭材料
活性炭材料分顆粒炭、纖維炭、粉炭。
傳統(tǒng)的顆�；钚蕴坑忻嘿|炭、木質炭、果殼炭、骨炭。
纖維活性炭由含碳有機纖維制成。它的孔徑小（<50Å）、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纖維基材有酚醛、植物纖維、聚丙烯腈、瀝青。有時，人們將粉炭或纖維炭粘在其它材料上或混入其它材料中，再加工成型。
普通木炭和焦炭本身就是多孔物質，人們最初使用的吸附材料就是那些普通炭。為了增加吸附性能，人們對普通炭進行“活化”，使材料中的微孔更多、更小，活化后的炭就是活性炭。
除活性炭之外，硅膠、氧化鋁、沸石等也是吸附材料，但與活性炭相比，那些材料或吸水、或成本高、或比表面積小而不宜被用來作空氣過濾材料。對于被我們污染了的自然界，大地是最好的吸附材料。
三、 活性炭的吸附性能及應用
吸附容量。單位活性炭所能吸附污染物的最大量稱吸附容量。不同材料的吸附容量會不同；同一材料對不同氣體的吸附容量會不同；溫度、背景濃度改變，吸附容量也會變化。
滯留時間�？諝庠诨钚蕴繉又卸毫舻臅r間稱滯留時間。滯留時間越長，吸附越充分。為保持足夠的滯留時間，炭層要足夠厚，過濾風速要盡可能低。
使用壽命。新的活性炭吸附效率高，使用中效率不斷衰減，當過濾器下游有害氣體接近允許的濃度極限時，過濾器報廢。報廢前的使用時間就是使用壽命，也稱有效防護時間。
選擇性。一般說來，在物理吸附中易被吸附的有：分子量大的氣體、沸點高的氣體、揮發(fā)性有機氣體。若活性炭經(jīng)化學浸漬，還可以清除平時難以對付的氣體，或突出對某類氣體的吸附能力。
活性炭廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個方面，如石化行業(yè)的無堿脫臭（精制脫硫醇）、乙烯脫鹽水（精制填料）、催化劑載體（鈀、鉑、銠等）、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質處理及保護；化工行業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；以及相關行業(yè)的香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸漬劑液的制備等。
活性炭廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個方面，如石化行業(yè)的無堿脫臭（精制脫硫醇）、乙烯脫鹽水（精制填料）、催化劑載體（鈀、鉑、銠等）、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質處理及保護；化工行業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；以及相關行業(yè)的香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸漬劑液的制備等。
[replyview]活性炭廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個方面，如石化行業(yè)的無堿脫臭（精制脫硫醇）、乙烯脫鹽水（精制填料）、催化劑載體（鈀、鉑、銠等）、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質處理及保護；化工行業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；以及相關行業(yè)的香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸漬劑液的制備等。
活性炭廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個方面，如石化行業(yè)的無堿脫臭（精制脫硫醇）、乙烯脫鹽水（精制填料）、催化劑載體（鈀、鉑、銠等）、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質處理及保護；化工行業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；以及相關行業(yè)的香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸漬劑液的制備等。
四、 活性炭過濾原理
1、撞上—粘住
空氣中的塵埃粒子，或隨氣流作慣性運動，或作無規(guī)則運動，或受某種場力的作用而移動。當運動中的粒子撞到障礙物時，粒子與障礙物表面間的引力使它粘在障礙物上
2、纖維過濾材料
過濾材料應能：既有效地攔截塵埃粒子，又不對氣流形成過大的阻力。非織造纖維材料和特制的紙張符合這一要求。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障，纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過。
3、慣性碰撞與擴散碰撞
效率隨塵粒大小而異，過濾器捕集粉塵的量與未過濾空氣中的粉塵量之比為“過濾效率”。小于0.1mm（微米）的粒子主要作擴散運動，粒子越小，效率越高；大于0.5mm的粒子主要作慣性運動，粒子越大，效率越高。在0.1mm與0.5mm之間，效率有一處最低點。
4、阻力
纖維使氣流繞行，產(chǎn)生微小阻力。無數(shù)纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。
過濾器阻力隨氣流量的增加而提高，通過增大過濾材料面積，可以降低穿過濾料的相對風速，以減小過濾器阻力。
5、動態(tài)性能
被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力，于是，使用中過濾器的阻力逐漸增加。被捕捉到的粉塵形成新的障礙物，于是，過濾效率略有改善。
被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風面上。濾料面積越大，能容納的粉塵越多，過濾器壽命越長。
6、靜電
若過濾材料帶靜電或粉塵帶靜電，過濾效果可以明顯改善。其原因：靜電使粉塵改變運動軌跡并撞向障礙物，靜電力參與粘住的工作。
五、 活性炭過濾器的選用
影響活性炭過濾器吸附效果和使用壽命的主要因素有：污染物的種類和濃度、氣流在過濾材料中的滯留時間、空氣的溫度和濕度。
實際選用時，要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風量等條件，確定過濾器形式和活性炭種類。
通過比較過濾器中活性炭材料的多少可以粗略估計過濾器的能力。例如，一只迎風面為610×610mm過濾器中含30kg最普通的顆�；钚蕴�，另一只所謂高科技新產(chǎn)品中含2kg活性炭，那個新產(chǎn)品的活性炭可能比顆粒炭的單位吸附容量大許多，但它的使用壽命也就是那只普通顆粒炭過濾器的十分之一。
通過監(jiān)測過濾器前后污染物的濃度變化，可以判定活性炭是否應更換。但目前國內尚無實用、方便的監(jiān)測手段，因此，用戶只能按規(guī)定周期或憑經(jīng)驗決定活性炭過濾器的使用壽命。
使用過程中，活性炭過濾器阻力不變，但重量會增加，有經(jīng)驗的專業(yè)人員可根據(jù)重量變化估計過濾器的使用壽命。
活性炭過濾器的上下游均應有好的除塵過濾器，其效率規(guī)格應不低于F7。上游過濾器防止灰塵堵塞活性炭材料；下游過濾器攔住活性炭本身的發(fā)塵。 |
