一、活性炭
活性炭是一種由含碳材料制成的外觀(guān)呈黑色、內部孔隙結構發(fā)達、比表面積大、吸附能力強的一類(lèi)微晶質(zhì)碳素材料，以煤、木材、果殼等含碳材料經(jīng)過(guò)粉碎、炭化、活化等一系列加工工序制作而成，因為其比表面積大、孔隙結構發(fā)達、吸附能力強，從而廣泛使用在食品、醫藥、水處理、環(huán)保、化工、國防、航天、農業(yè)等領(lǐng)域。
二、活性炭分類(lèi)
l按原料來(lái)源分類(lèi)
1. 木質(zhì)活性炭：原料主要來(lái)源于木材，如木屑、木炭等。它具有發(fā)達的孔隙結構，其中以微孔居多。這種活性炭在液相吸附方面表現出色，例如在食品工業(yè)中用于蔗糖、葡萄糖等的脫色精制。因為木材本身含有豐富的纖維素等成分，經(jīng)過(guò)適當的炭化和活化處理后，能夠形成大量適合吸附有機雜質(zhì)的孔隙。
2. 果殼活性炭：以果殼為原料，像椰殼、核桃殼等。椰殼活性炭是果殼活性炭中的優(yōu) 質(zhì)品種，它的強度高、孔隙發(fā)達且吸附性能優(yōu)異。由于椰殼的纖維結構比較緊密，經(jīng)過(guò)特殊的活化工藝后，能夠產(chǎn)生大量的微孔和中孔，這些孔隙結構使其對小分子物質(zhì)有很好的吸附能力。常用于飲用水的凈化處理，能夠有效吸附水中的余氯、有機物、重金屬離子等有害物質(zhì)。在氣相吸附領(lǐng)域，如防毒面具中，椰殼活性炭也能很好地吸附有害氣體，保障使用者的安全。
3. 煤質(zhì)活性炭：原料是煤炭，包括無(wú)煙煤、煙煤等。煤質(zhì)活性炭的成本相對較低，產(chǎn)量大。它的孔隙結構可以通過(guò)不同的生產(chǎn)工藝進(jìn)行調節，一般含有較多的中孔和大孔。在工業(yè)廢水處理中應用廣泛，能夠吸附廢水中的染料、酚類(lèi)等有機污染物。同時(shí)，在空氣凈化方面，對于一些大分子的有害氣體和異味也有較好的吸附作用，比如在處理工廠(chǎng)廢氣中的苯系物等有機污染物時(shí)發(fā)揮作用。
4. 石油類(lèi)活性炭：以石油焦、石油瀝青等石油產(chǎn)品為原料。它的比表面積大，具有良好的導電性等特點(diǎn)。這種活性炭在一些特殊的吸附和催化領(lǐng)域有應用，比如在電極材料方面，利用其導電性和吸附性，可以提高電池等電化學(xué)裝置的性能。
5. 再生炭：是通過(guò)對使用過(guò)的活性炭進(jìn)行再生處理得到的。再生過(guò)程可以恢復活性炭部分吸附性能，降低生產(chǎn)成本。再生炭的性能因再生方法和原始活性炭的種類(lèi)等因素而有所不同。例如，對于一些在污水處理中使用過(guò)的活性炭，經(jīng)過(guò)熱再生等方法處理后，可以再次用于一些對吸附要求不是特別高的場(chǎng)合，如工業(yè)循環(huán)水的初步凈化等。
l按制造方法分類(lèi)
1. 化學(xué)活化法活性炭：是通過(guò)化學(xué)試劑如磷酸、氯化鋅等與原料進(jìn)行反應來(lái)制造的?；瘜W(xué)活化法能夠在較低的溫度下進(jìn)行，并且可以較好地控制活性炭的孔隙結構。例如，使用氯化鋅活化法生產(chǎn)的活性炭，其孔隙分布比較均勻，能夠生產(chǎn)出高比表面積的活性炭，適用于吸附一些特定的有機化合物。不過(guò)，化學(xué)活化法可能會(huì )殘留一些化學(xué)試劑，需要經(jīng)過(guò)充分的清洗處理，以避免對環(huán)境和被吸附物質(zhì)產(chǎn)生不良影響。
2. 物理活化法活性炭：主要是通過(guò)高溫水蒸氣、二氧化碳等氣體對炭質(zhì)原料進(jìn)行活化。這種方法生產(chǎn)的活性炭具有相對純凈的特點(diǎn)，因為沒(méi)有化學(xué)試劑殘留。物理活化過(guò)程中，氣體在高溫下與炭質(zhì)原料發(fā)生反應，打開(kāi)孔隙，形成發(fā)達的孔隙結構。例如，水蒸氣活化法生產(chǎn)的活性炭在吸附揮發(fā)性有機化合物（VOCs）方面有很好的效果，而且在食品和醫藥等對純度要求較高的領(lǐng)域也有廣泛應用。
l按外觀(guān)形狀分類(lèi)
1.粉狀活性炭：粒度一般在 1 - 150μm 之間，具有較大的比表面積和吸附速度快的特點(diǎn)。粉狀活性炭在液相中能夠充分分散，與被吸附物質(zhì)有良好的接觸。它常用于食品、醫藥等行業(yè)的液體脫色、除臭等。
2.顆?；钚蕴浚?/span>粒度較大，通常大于 0.1mm。顆?；钚蕴烤哂辛己玫臋C械強度，不易破碎，方便裝填在吸附柱等設備中進(jìn)行連續吸附操作。它在水處理、空氣凈化等領(lǐng)域應用廣泛。
3.柱狀活性炭：呈圓柱狀，有一定的規格尺寸。柱狀活性炭的強度較高，在氣體吸附和固定床吸附過(guò)程中有較好的應用。它的孔隙結構可以根據不同的應用需求進(jìn)行調整，主要用于工業(yè)廢氣處理、溶劑回收等。
4.球形活性炭：外觀(guān)為球形，具有良好的流動(dòng)性和均勻的粒徑。球形活性炭的制造工藝相對復雜，但其性能比較穩定。它在一些對流體力學(xué)性能要求較高的吸附過(guò)程中有優(yōu)勢。 （資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）
三、活性炭應用領(lǐng)域
1. 水處理領(lǐng)域：用于去除水中的有機物、重金屬、余氯等有害物質(zhì)，提高水質(zhì)。
2. 空氣凈化領(lǐng)域：用于吸附空氣中的甲醛、苯等有害氣體，凈化室內空氣。
3. 脫硫脫硝領(lǐng)域：用于燃煤煙氣、工業(yè)廢氣等脫硫脫硝處理，減少污染物排放。
4. 食品與醫藥領(lǐng)域：用于提取食品和醫藥中的有效成分，以及作為藥物的載體。（資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）
四、活性炭行業(yè)分析
隨著(zhù)人們環(huán)保意識的增強以及環(huán)保監管日益趨嚴，近年來(lái)我國木質(zhì)活性炭市場(chǎng)需求快速增長(cháng)（尤其是在水處理和空氣凈化領(lǐng)域），2023年我國木質(zhì)活性炭需求量達33.31萬(wàn)噸，在碳中和目標指引下，未來(lái)我國木質(zhì)活性炭市場(chǎng)需求仍將繼續保持增長(cháng)趨勢，為滿(mǎn)足日益增長(cháng)的市場(chǎng)需求，近年來(lái)我國木質(zhì)活性炭企業(yè)紛紛擴大產(chǎn)能，2023年我國木質(zhì)活性炭產(chǎn)量達37.55萬(wàn)噸，在滿(mǎn)足內需的同時(shí)，部分產(chǎn)品主要用于出口，2023年我國木質(zhì)活性炭出口量完成5.59萬(wàn)噸。
（資料來(lái)源：公開(kāi)資料、智研咨詢(xún)整理）
由于木質(zhì)活性炭生產(chǎn)企業(yè)受原料供給半徑影響，生產(chǎn)區域相對集中，主要分布在福建、江西、浙江、江蘇四個(gè)省區，因此，木質(zhì)活性炭行業(yè)內頭部企業(yè)主要集中在下述四個(gè)省區，近年來(lái)，國家對環(huán)境保護的日益重視，環(huán)保政策日趨嚴格，一批不符合環(huán)保要求的中小型工廠(chǎng)關(guān)停，加快了產(chǎn)業(yè)資源向以元力股份為代表的技術(shù)水平先進(jìn)的木質(zhì)活性炭企業(yè)集中，頭部企業(yè)優(yōu)勢日益顯著(zhù)。
（資料來(lái)源：公開(kāi)資料、智研咨詢(xún)整理）
五、活性炭行業(yè)發(fā)展趨勢
1.活性炭制備技術(shù)的改進(jìn)：隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，將會(huì )有更多的研究集中在開(kāi)發(fā)高 效、環(huán)保的活性炭制備技術(shù)上，以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
2.生物質(zhì)活性炭的研究：利用生物質(zhì)廢棄物制備活性炭的技術(shù)正在受到越來(lái)越多的關(guān)注。這種技術(shù)不僅可以減少廢棄物的排放，而且還可以為活性炭的生產(chǎn)提供可持續的原材料。
3.活性炭孔結構調控技術(shù)：活性炭的孔結構對其吸附性能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。未來(lái)幾年，將會(huì )有更多的研究集中在活性炭孔結構的調控技術(shù)上，以提高其吸附性能和降低生產(chǎn)成本。
六、活性炭生產(chǎn)工藝
1. 原材料準備：選擇合適的原材料，如木材、果殼、煤等。這些原材料需要經(jīng)過(guò)清洗、干燥等預處理，以去除雜質(zhì)，提高原材料的純凈度。
2. 破碎與混合：將原材料進(jìn)行破碎，使其成為較小的顆粒。然后，將破碎后的原材料與一定比例的添加劑（如粘結劑）進(jìn)行混合。
3. 炭化：將混合后的原材料放入炭化爐中，在缺氧或弱氧條件下進(jìn)行高溫加熱。炭化溫度一般控制在 400-600℃之間，炭化時(shí)間根據原材料的種類(lèi)和性質(zhì)而定。在炭化過(guò)程中，原材料中的有機物會(huì )分解，形成炭化產(chǎn)物。
4. 活化：炭化后的產(chǎn)物需要進(jìn)行活化處理，以增加其孔隙結構和比表面積，從而提高其吸附性能?；罨椒ㄖ饕形锢砘罨突瘜W(xué)活化兩種。物理活化是在高溫下通入水蒸氣、二氧化碳等氣體，使炭化產(chǎn)物發(fā)生反應，形成孔隙結構?；瘜W(xué)活化是將炭化產(chǎn)物與化學(xué)試劑（如磷酸、氯化鋅等）混合，在一定溫度下進(jìn)行反應，使化學(xué)試劑在炭化產(chǎn)物表面形成孔隙結構。
5. 后處理：活化后的活性炭需要進(jìn)行后處理，包括洗滌、干燥、篩分等步驟。洗滌是為了去除活性炭表面的雜質(zhì)和殘留化學(xué)試劑；干燥是為了去除活性炭中的水分；篩分是為了將活性炭按照不同的粒度進(jìn)行分級。
6. 包裝與儲存：經(jīng)過(guò)后處理的活性炭進(jìn)行包裝，以便儲存和運輸?；钚蕴繎獌Υ嬖诟稍?、通風(fēng)的環(huán)境中，避免受潮和吸附其他物質(zhì)。（資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）
七、活性炭篩分
篩分目的：
篩分是為了使活性炭產(chǎn)品能符合不同應用場(chǎng)景對于顆粒度的要求。例如，在水處理領(lǐng)域，可能需要不同粒徑的活性炭搭配使用以達到較好的吸附和過(guò)濾效果；在空氣凈化方面，合適粒徑的活性炭也利于裝填和氣體均勻通過(guò)，保障凈化效率等。
常用設備：
原理：直線(xiàn)振動(dòng)篩是利用振動(dòng)電機產(chǎn)生的激振力，使篩體做有規律的振動(dòng)，物料在篩面上做跳躍式的前進(jìn)運動(dòng)，小于篩孔尺寸的顆粒透過(guò)篩孔落下，而大于篩孔尺寸的顆粒則留在篩面上，從而實(shí)現篩分。
優(yōu)點(diǎn)：篩分效率較高，能處理較大批量的活性炭物料，而且結構相對簡(jiǎn)單，操作和維護方便，可以通過(guò)更換不同孔徑的篩網(wǎng)來(lái)適應多種粒徑篩分需求。 適用場(chǎng)景：
適用場(chǎng)景：廣泛適用于各類(lèi)活性炭原料以及成品的篩分，無(wú)論是顆?；钚蕴窟€是粉狀活性炭在初步篩分和精細篩分階段都可以采用。
原理：它是由直立式電機作激振源，將電機的旋轉運動(dòng)轉變?yōu)樗?、垂直、傾斜的三次元運動(dòng)，再把這個(gè)運動(dòng)傳遞給篩面，使物料在篩面上做外擴漸開(kāi)線(xiàn)運動(dòng)，進(jìn)行篩選分級。
優(yōu)點(diǎn)：精度相對較高，對于細微粒徑差異的活性炭篩分效果好，可有效減少篩孔堵塞情況，并且有較好的密封性，能防止粉塵飛揚，利于環(huán)保和保持工作環(huán)境清潔。
適用場(chǎng)景：尤其適合對粉狀活性炭以及小粒徑的顆?；钚蕴窟M(jìn)行精細篩分，確保產(chǎn)品粒徑的均勻性，像在食品、醫藥等對活性炭粒徑精度要求高的行業(yè)應用中，常用旋振篩來(lái)把關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量。
原理：在傳統旋振篩的基礎上，附加了超聲波換能器，將電能轉化為高頻振動(dòng)的機械能，使篩面產(chǎn)生高頻低幅的超聲振動(dòng)，有效克服了物料表面的吸附力、摩擦力等，讓物料能更順暢地通過(guò)篩孔，防止堵塞。
優(yōu)點(diǎn)：篩分精度高，對于微小顆粒、粘性較大或者容易團聚的活性炭物料篩分效果顯著(zhù)，能夠極大提高篩分效率和質(zhì)量，并且篩網(wǎng)的使用壽命相對也能延長(cháng)。
適用場(chǎng)景：在篩分一些經(jīng)過(guò)改性處理后可能存在粘性的活性炭，或者是粒徑極小的納米級活性炭等情況下，可以發(fā)揮很好的作用，保障產(chǎn)品能精準分級。
原理：本設備篩網(wǎng)為圓筒狀，置于機體內，物料通過(guò)螺旋輸送系統后，和氣流混合、霧化進(jìn)入圓筒內。通過(guò)網(wǎng)筒內風(fēng)輪葉片使物料受離心力和旋風(fēng)推進(jìn)力，從而迫使物料噴射過(guò)網(wǎng)，由細料排出口排出，不能過(guò)網(wǎng)的物料沿筒壁從粗料口排出。
優(yōu)點(diǎn)：篩分過(guò)程較為柔和，對于一些質(zhì)地較脆、易破碎的活性炭物料，能避免其在篩分過(guò)程中因機械撞擊等造成過(guò)多破碎情況，而且可實(shí)現連續化的篩分作業(yè)。
適用場(chǎng)景：適合篩分那些對顆粒完整性有要求，同時(shí)又需要精準按粒徑區分的活性炭。
在實(shí)際的活性炭生產(chǎn)及加工過(guò)程中，往往會(huì )根據活性炭的具體類(lèi)型（如粉狀、顆粒狀、柱狀等）、產(chǎn)量要求、粒徑精度需求等綜合因素來(lái)選擇合適的篩分設備，以獲得理想的篩分效果。
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