活性炭

活性炭，是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外，还包含两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非 碳元素 与活性炭表面化学结合；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，灰分在活性碳中易造成 二次污染 。活性炭由于具有较强的吸附性，广泛应用于生产、生活中。

主要成分

活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭（Activated Carbon , A C ）和活性炭纤维（Activated Carbon Fibers, ACF ）等。活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂，主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域 。目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域，在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。 [1] 

活性炭80%-90%以上由碳元素组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。除了碳元素外，还包含有两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分。

活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成， 而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。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。活性炭含有大量微孔，具有巨大无比的表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。

应用

水处理行业

活性炭作为一种环境友好型吸附剂，具有较强的吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点，对水中溶解的有机污染物如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物，如色度、亚甲基蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、合成染料及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果；此外，活性炭对电镀废水和冶炼工业废水中的重金属也有较强的吸附能力；对水质浑浊有明显的澄清作用，可以除去水中的异臭、异味，对细菌也有极好的过滤作用。因此，活性炭在水处理中越来越受到重视。但是，由于普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附选择性能差等特点，加上其表面官能团及电化学性质的一些限制，使其对污染物的吸附去除作用有限，远远不能满足国内外市场的要求。因此，有必要对其结构和性质进行改性，以增大其吸附能力，缓解水污染压力。

目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理领域，在水环境污染治理方面越来越显示出其诱人的美好前景。 [3] 

（1）城市污水处理

废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物，经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准，也严重影响废水的回用，因此需要深度处理。

由于活性炭对有机物的吸附能力大，在废水深度处理中得到广泛的应用，具有以下优点：

①处理程度高，城市污水用活性炭进行深度处理后，BOD可降低99%，TOC可降到1～3mg/L。

②应用范围广，对废水中绝大多数有机物都有效，包括微生物难于降解的有机物。

③适应性强，对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能，可得到稳定的处理效果。

④粒状炭可进行再生重复使用，被吸附的有机物在再生过程中被烧掉，不产生污泥。

⑤可回收有用物质，例如用活性炭处理含酚废水，用碱再生吸附饱和的活性炭，可以回收酚钠盐。

⑥设备紧凑、管理方便。

（2）饮用水深度处理

活性炭吸附是建立在 常规给水处理基础上，一般设置在砂过滤之后，也可与砂滤料组成双层滤料过滤或以活性炭过滤代替砂过滤。

在利用活性炭吸附进行饮用水深度处理的过程中，发现在活性炭滤料上生长有大量的微生物，使出水水质提高且再生延长，于是发展了一种经济有效的去除水中的微污染物质的生物活性炭工艺，流程为原水—（加入混凝剂）—澄清—过滤（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。

其他行业

石化行业

无碱脱臭（精制脱硫醇）—— 重催的精制装置

乙烯脱盐水（精制填料）——乙烯装置

催化剂载体（钯、铂、铑等）——苯乙烯、连续重整装置

水净化及污水处理——上水及下水的深度处理

电力行业

电厂水质处理及保护— —锅炉装置

对NO、NOx等有害气体的吸附——锅炉尾部烟道

化工行业

化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制

食品行业

饮料、 酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭、香烟滤嘴

黄金行业

黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺

尾液回收——金矿的废物利用及环境保护

环保行业

用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化

我国的煤炭燃烧过程中排放出的 SO2和 NOx 是主要的大气污染物，而改性后活性炭材料的脱硫、脱硝处理效果好，投资运行费用低，且易于再生利用等优点而引起人们的关注。 [1] 

家用

活性炭吸附法去除室内污染是应用最广泛、最成熟、最安全、效果最可靠、吸收物质种类最多的一种方法。活性炭作为一种优良的物理、化学吸附剂，越来越受到人们的重视。

高效环保活性炭包能够吸附空气中的甲醛、氨、苯、二甲苯、氡等室内所有有害气体分子，快速消除装修异味，均匀调节空间湿度，对于居室、家具衣橱、书柜、鞋柜、鞋内、冰箱、卫生间、地板、鱼缸、汽车、空调、电脑、办公、宾馆及娱乐场所，都有 很好的效果，它是甲醛的克星，杀毒的专家。

空气净化：用活性炭摆放在室内有效的吸收空气中含有的甲醛\二甲苯等有害物质（特别是新装修的房子）。

家具去异味：活性炭可适用于新买的家具放于橱柜\抽屉\冰箱中，也可放在鞋子里面除臭味。

汽车除味：新车一般都含有很多的有害物质\难闻刺鼻的气味，用活性炭可以有效的去除。

木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等，比如活性炭可以作为活性碳罐的填充物用来生产摩托车碳罐、汽车碳罐等。