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、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、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?shù)奶炕突罨幚砗螅軌蛐纬纱罅窟m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(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，利用其導電性和吸附性，可以提高電池等電化學裝置的性能。
5. 再生炭：是通過對使用過的活性炭進行再生處理得到的。再生過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. 化學活化法活性炭：是通過化學試劑如磷酸、氯化鋅等與原料進行反應(yīng)來制造的?；瘜W活化法能夠在較低的溫度下進行，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，化學活化法可能會殘留一些化學試劑，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?；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(shè)備中進行連續(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雜，但其性能比較穩(wěn)定。它在一些對流體力學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，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33.31萬噸，在碳中和目標指引下，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：隨著科技的不斷進步，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)?；瘜W活化是將炭化產(chǎn)物與化學試劑（如磷酸、氯化鋅等）混合，在一定溫度下進行反應(yīng)，使化學試劑在炭化產(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行分級。
6. 包裝與儲存：經(jīng)過后處理的活性炭進行包裝，以便儲存和運輸?；钚蕴繎?yīng)儲存在干燥、通風的環(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?、垂直、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，進行篩選分級。
優(yōu)點：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。
適用場景：尤其適合對粉狀活性炭以及小粒徑的顆?；钚蕴窟M行精細篩分，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、霧化進入圓筒內(nèi)。通過網(wǎng)筒內(nèi)風輪葉片使物料受離心力和旋風推進力，從而迫使物料噴射過網(wǎng)，由細料排出口排出，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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