活性炭是由含炭为主的物质作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂,如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。活性炭含有大量微孔,能吸附有机污染物和某些无机物,其对物质的吸附能力取决于它本身孔径的分布情况和被吸附物质的分子大小。活性炭(Active charcoal)是具有比表面积及很强吸附和脱色能力的一种炭素材料。在19世纪人们就利用它对糖、酒及水等进行脱色、去味及净化。骨炭用于水的过滤也有100多年的历史,次世界大战时开始用活性炭制作防毒面具。到20世纪90年代,活性炭在污水处理,有机溶剂的浓缩回收,空气净化及其他环境保护,黄金提取等领域得到广泛的应用
其外观呈粉状,粒状或丸状的无定形的、具有多孔结构,孔内表空隙面积很大,对一些气体有良好的吸附作用。通常由木材、硬果壳(如椰子壳)或兽骨等经干馏并用过热蒸汽在高温(800~900℃)下处理而得[2]。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷。其的内部表面积充斥着小体积的小孔,迷人的品质令人着迷,这些要素因其特的吸收能力而在材料科学和现代工业中发生了革命。 由于活性炭具有很高的微孔度,因此1克活性炭可提供600至1200平方英尺的表面积[3]。
活性炭是复杂的产品,很难根据其行为,表面特性和其他基本标准进行分类。 但是,根据其尺寸,制备方法和工业应用,对通用目的进行了一些广泛的分类:粉状活性炭(RI,PAC),粒状活性炭(GAC),挤压活性炭(EAC),珠状活性炭(BAC), 浸渍活性炭和聚合物涂层活性炭[3],活性炭纤维(ACF)[4]。如果按照原料来源,可分为木质活性炭、兽骨、血炭、矿物质原料活性炭、其它原料的活性炭 以及再生活性炭。按照活化方法可分为化学法活性炭(化学炭)、物理法活性炭、化学-物理法活性炭、物理-化学法活性炭
活性炭的吸附容量除其他外界条件外,主要与活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径2.0~100mm)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水头损失要增大,一般在8~30范围较宜。活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。
活性炭已经被广泛的应用于军事、食品、冶金、化工、环保、医药等行业的精制和净化。活性炭具有良好的再生性能,可以循环使用。
1、活性炭由来
公元前,人们发现某种含炭物质能够脱色,即消除颜色,就认为是具有‘活性’的缘故,也就是活性炭一词的来历。
2. 活性炭的用途:
1)气相吸附剂:治理空气污染
2)液相吸附剂:食品工业中的脱色和香味调整,水处理中的水质改善
3)催化剂和催化剂的载体
4)其他:药用、医用,金属的精选,烟气过滤净化,分析技术,温度控制,农林种植,能源领域
3. 生产方式:物理法活性炭、化学法活性炭、物理-化学混合法活性炭。
4. 种类:柱状炭、压块碳、脱硫脱销炭、粉炭
3、木质炭
木质炭是以木材为原料,外形为粉末状,经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭,具有比表面积大,活性高,微孔发达, 脱色力强,孔隙结构较大等特点,孔隙结构大,能有效吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。
4、柱状炭
柱状炭采用木屑、木炭等为原料,经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。制成的柱状活性炭比传统的煤质柱状炭灰份低、杂质少、孔径分布合理,吸附与脱附良好,从而大大提高产品的使用寿命(平均2—3年),是普通煤质炭的1.4倍。
5、煤质炭
煤质炭选用无烟煤作为原料精制而成,外形分别为柱状、颗粒、粉末、蜂窝状、球形等形状,具有强度高、吸附速度快、吸附容量高、比表面积较大、孔隙结构发达等特点。其孔隙大小在椰壳活性炭和木质活性炭之间。主要用于空气净化、废气净化、高纯水处理、废水处理、污水处理等。
活性炭按用途的分类
溶剂回收用煤质颗粒活性炭溶剂回收用煤质颗粒活性炭以煤为原料采用物理活化法精制而成黑色颗粒状孔隙发达三类孔分布合理具有较强的吸附能力在较宽的浓度范围内对大多数有机溶剂蒸汽有较强的吸附能力广泛适用于苯二甲苯、醚、四氯甲烷等有机溶剂回收。
2、净水用活性炭 净水用活性炭以原料(煤质、木质、果壳等),采用物理活化法精制而成,为黑色颗粒状(或粉状),具有吸附能力强、过滤速度快等优点。能有效吸附液相中小分子结构和大分子结构的不良物质,广泛应用于饮用水的提纯净化及工业废水、污水、江河污水水质的除臭净化、深度改良.
3、空气净化用活性炭
空气净化用活性炭以煤为原料,采用催化活化精制而成。为黑色柱状颗粒、具有吸附能力强、易于解吸等特点,广泛应用于气相吸附的溶剂回收、室内气体净化、工业废气治理、烟气净化以及毒气防护等。