一、活性炭
活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強的一類微晶質(zhì)碳素材料，以煤、木材、果殼等含碳材料經(jīng)過粉碎、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(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附能力強，從而廣泛使用在食品、醫(yī)藥、水處理、環(huán)保、化工、國防、航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
二、活性炭分類
l按原料來源分類
1. 木質(zhì)活性炭：原料主要來源于木材，如木屑、木炭等。它具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，其中以微孔居多。這種活性炭在液相吸附方面表現(xiàn)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)過適當(dāng)?shù)奶炕突罨幚砗?，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(dá)且吸附性能優(yōu)異。由于椰殼的纖維結(jié)構(gòu)比較緊密，經(jīng)過特殊的活化工藝后，能夠產(chǎn)生大量的微孔和中孔，這些孔隙結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以通過不同的生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般含有較多的中孔和大孔。在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用廣泛，能夠吸附廢水中的染料、酚類等有機污染物。同時，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，比如在處理工廠廢氣中的苯系物等有機污染物時發(fā)揮作用。
4. 石油類活性炭：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(dǎo)電性等特點。這種活性炭在一些特殊的吸附和催化領(lǐng)域有應(yīng)用，比如在電極材料方面，利用其導(dǎo)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：是通過對使用過的活性炭進(jìn)行再生處理得到的。再生過程可以恢復(fù)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等因素而有所不同。例如，對于一些在污水處理中使用過的活性炭，經(jīng)過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合，如工業(yè)循環(huán)水的初步凈化等。
l按制造方法分類
1. 化學(xué)活化法活性炭：是通過化學(xué)試劑如磷酸、氯化鋅等與原料進(jìn)行反應(yīng)來制造的?；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(jié)構(gòu)。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，化學(xué)活化法可能會殘留一些化學(xué)試劑，需要經(jīng)過充分的清洗處理，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，因為沒有化學(xué)試劑殘留。物理活化過程中，氣體在高溫下與炭質(zhì)原料發(fā)生反應(yīng)，打開孔隙，形成發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。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(yī)藥等對純度要求較高的領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
l按外觀形狀分類
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。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(yī)藥等行業(yè)的液體脫色、除臭等。
2.顆粒活性炭：粒度較大，通常大于 0.1mm。顆粒活性炭具有良好的機械強度，不易破碎，方便裝填在吸附柱等設(shè)備中進(jìn)行連續(xù)吸附操作。它在水處理、空氣凈化等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
3.柱狀活性炭：呈圓柱狀，有一定的規(guī)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程中有較好的應(yīng)用。它的孔隙結(jié)構(gòu)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整，主要用于工業(yè)廢氣處理、溶劑回收等。
4.球形活性炭：外觀為球形，具有良好的流動性和均勻的粒徑。球形活性炭的制造工藝相對復(fù)雜，但其性能比較穩(wěn)定。它在一些對流體力學(xué)性能要求較高的吸附過程中有優(yōu)勢。 （資料來源于網(wǎng)絡(luò)）
三、活性炭應(yīng)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(nèi)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(yī)藥領(lǐng)域：用于提取食品和醫(yī)藥中的有效成分，以及作為藥物的載體。（資料來源于網(wǎng)絡(luò)）
四、活性炭行業(yè)分析
隨著人們環(huán)保意識的增強以及環(huán)保監(jiān)管日益趨嚴(yán)，近年來我國木質(zhì)活性炭市場需求快速增長（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(dá)33.31萬噸，在碳中和目標(biāo)指引下，未來我國木質(zhì)活性炭市場需求仍將繼續(xù)保持增長趨勢，為滿足日益增長的市場需求，近年來我國木質(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(dá)37.55萬噸，在滿足內(nèi)需的同時，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5.59萬噸。
（資料來源：公開資料、智研咨詢整理）
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(qū)域相對集中，主要分布在福建、江西、浙江、江蘇四個省區(qū)，因此，木質(zhì)活性炭行業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)主要集中在下述四個省區(qū)，近年來，國家對環(huán)境保護的日益重視，環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，一批不符合環(huán)保要求的中小型工廠關(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。
（資料來源：公開資料、智研咨詢整理）
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)：隨著科技的不斷進(jìn)步，將會有更多的研究集中在開發(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(xù)的原材料。
3.活性炭孔結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)：活性炭的孔結(jié)構(gòu)對其吸附性能有著至關(guān)重要的影響。未來幾年，將會有更多的研究集中在活性炭孔結(jié)構(gòu)的調(diào)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(zhǔn)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)過清洗、干燥等預(yù)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(jié)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，炭化時間根據(jù)原材料的種類和性質(zhì)而定。在炭化過程中，原材料中的有機物會分解，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(jié)構(gòu)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(yīng)，形成孔隙結(jié)構(gòu)。化學(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(yīng)，使化學(xué)試劑在炭化產(chǎn)物表面形成孔隙結(jié)構(gòu)。
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)過后處理的活性炭進(jìn)行包裝，以便儲存和運輸?；钚蕴繎?yīng)儲存在干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，避免受潮和吸附其他物質(zhì)。（資料來源于網(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(yīng)用場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(dá)到較好的吸附和過濾效果；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，保障凈化效率等。
常用設(shè)備：
原理：直線振動篩是利用振動電機產(chǎn)生的激振力，使篩體做有規(guī)律的振動，物料在篩面上做跳躍式的前進(jìn)運動，小于篩孔尺寸的顆粒透過篩孔落下，而大于篩孔尺寸的顆粒則留在篩面上，從而實現(xiàn)篩分。
優(yōu)點：篩分效率較高，能處理較大批量的活性炭物料，而且結(jié)構(gòu)相對簡單，操作和維護方便，可以通過更換不同孔徑的篩網(wǎng)來適應(yīng)多種粒徑篩分需求。 適用場景：
適用場景：廣泛適用于各類活性炭原料以及成品的篩分，無論是顆粒活性炭還是粉狀活性炭在初步篩分和精細(xì)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(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗健⒋怪?、傾斜的三次元運動，再把這個運動傳遞給篩面，使物料在篩面上做外擴漸開線運動，進(jìn)行篩選分級。
優(yōu)點：精度相對較高，對于細(xì)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。
適用場景：尤其適合對粉狀活性炭以及小粒徑的顆粒活性炭進(jìn)行精細(xì)篩分，確保產(chǎn)品粒徑的均勻性，像在食品、醫(yī)藥等對活性炭粒徑精度要求高的行業(yè)應(yīng)用中，常用旋振篩來把關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量。
原理：在傳統(tǒng)旋振篩的基礎(chǔ)上，附加了超聲波換能器，將電能轉(zhuǎn)化為高頻振動的機械能，使篩面產(chǎn)生高頻低幅的超聲振動，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篩孔，防止堵塞。
優(yōu)點：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，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。
適用場景：在篩分一些經(jīng)過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(zhǔn)分級。
原理：本設(shè)備篩網(wǎng)為圓筒狀，置于機體內(nèi)，物料通過螺旋輸送系統(tǒng)后，和氣流混合、霧化進(jìn)入圓筒內(nèi)。通過網(wǎng)筒內(nèi)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網(wǎng)，由細(xì)料排出口排出，不能過網(wǎng)的物料沿筒壁從粗料口排出。
優(yōu)點：篩分過程較為柔和，對于一些質(zhì)地較脆、易破碎的活性炭物料，能避免其在篩分過程中因機械撞擊等造成過多破碎情況，而且可實現(xiàn)連續(xù)化的篩分作業(yè)。
適用場景：適合篩分那些對顆粒完整性有要求，同時又需要精準(zhǔn)按粒徑區(qū)分的活性炭。
在實際的活性炭生產(chǎn)及加工過程中，往往會根據(jù)活性炭的具體類型（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選擇合適的篩分設(shè)備，以獲得理想的篩分效果。
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