活性炭是一类重要的林产化工产品,因具有的比表面积和优良的选择性吸附能力,在工业生产和人们的生活中发挥着不可或缺的作用。 我国活性炭工业经历了50余年的发展,取得了令人瞩目的成绩,尤其在生产设备机械化、生产工艺自动化、生产过程清洁化、生产能耗节约化等诸多方面都取得了令人骄傲的成果,已经跨入世界活性炭行业的前列。我国活性炭年产量已超过60万吨,出口量占一半以上,是名副其实的世界活性炭生产和出口的大国。
活性炭,是一个历史悠久的产品;活性炭行业,是我国现代工业体系中一个新兴的工业。活性炭之所以能经久不衰,至今仍焕发着蓬勃的发展势头和活力,其应用领域已经从传统的制糖、制药、食品、轻工、医药、冶金、化工、兵工等领域,逐渐向着与人类生存环境息息相关的环保、净水、新能源、电子信息、原子能、生物工程、纳米新材料等高新科技领域渗透扩展,具有更为广阔的新用途。因此,无论在理论研究方面,还是在制造工艺、应用技术、产品开发和设备改进等方面,始终吸引着科技人员为不断加深对活性炭的认识而探索。
本书包含活性炭的主要特征、用途、吸附理论、制备方法、设备及应用等方面。内容丰富、充实、新颖、通俗易懂,还包含了作者的研究成果、经验与体会,具有重要的参考价值和实用价值。
往昔峥嵘,任重道远。我们相信,随着我国国民经济的不断发展和人们生活质量需求的不断提高,活性炭事业将会更加受到人们的关注,并产生更加广泛的影响。希望我国活性炭科研工作者加强技术创新、加快新产品研发,为推动世界活性炭及相关应用行业的进步和促进世界经济的发展做出更大的贡献。
活性炭是由含碳原料经炭化、活化加工制备而成,具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,选择性吸附能力较强的碳材料。活性炭具有良好的再生性能,可以循环使用,在石油化工、食品、医药、乃至航空航天等领域均有广泛应用,已成为国民经济发展和建设的重要的吸附材料。近年来,随着环保、医药、储能等行业的快速发展,活性炭的市场需求不断增加,我国活性炭的生产量和出口量均已达到世界。
经过30多年的发展,活性炭领域开发了很多新的生产技术,如物理法-化学法活性炭一体化生产技术,活性炭工业生产中化、低消耗、智能化的生产技术以及活性炭的再生生产技术等。同时,活性炭在气相吸附、液相吸附、能源储存和作为催化剂载体等方面的应用也取得很大的进展,活性炭行业具有广阔的发展前景。目前,活性炭的研制更多的是着眼于拓展应用领域,因此,有针对性地研制具有特殊吸附性能的活性炭新品种、根据吸附质的特征选择合适的活性炭及低成本制备方法、开发活性炭清洁再生工艺与设备以达到循环利用等方面均是重要的研究方向。
本书主要是基于活性炭研究领域技术发展成果,结合作者多年的研究和产业化经验编写而成。在对活性炭的主要特征、用途、吸附理论进行简单介绍的基础上,阐述了化学法制备技术与装置、物理法制备技术与装置、活性炭的再生技术和设备、活性炭在气相以及在医药、防辐射、电子行业等领域中的应用,同时对活性炭行业国内外相关标准进行了归纳整理,并对活性炭标准化工作提出了展望。
本书在编写过程中得到多位行业的指导和帮助,在此向他们表示衷心的感谢! 感谢宋湛谦院士和张齐生院士为本书作序!
尽管笔者力求全面、深入地介绍活性炭的相关知识,但限于水平和时间,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正!
山东临朐县海源活性炭厂,位于潍坊市临朐县冶源镇西圈村,建厂多年来,经不断发展,现已成为一家综合性滤料厂家,产品有:各种型号用途活性炭,广泛应用于污水处理、工业废气吸附、饮料水处理、净水过滤、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理。 临朐县海源活性炭厂,是一家从事活性炭生产20年的生产厂家,产品20多个型号,覆盖不同领域的活性炭使用环境,产品营销全国,质量稳定如一,初心不改,一切为环保事业做出应有的贡献,始终将青山绿水作为自己产品质量的要求。
地址:山东临朐县冶源镇西圈村
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、、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。 ⑵饮用水深度处理中的应用 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,后是出水。 ⑶工业废水处理中的应用 很多工业废水很难或不能采用生化处理,采用其他方法时,有的不能达到排放标准,或运行费用较高,或操作较麻烦等,例如有毒的有机化合物和某些金属及其化合物等。工程实践表明,活性炭对这些物质有很强的吸附能力。历史记载 活性炭应用的历史,记载如下: ⑴公元前1550年,埃及有作为的记载; ⑵公元前460~359年,希腊Hippocrate用以治羊癫疯; ⑶ 1518~1593年,中国李时珍的本草纲目中提及用于治病; ⑷ 1993年有外用于溃疡; ⑸ 1794年,英国有家糖厂用于加速脱色。上述例证应用的都是木炭,不是活性炭。 活性炭作为人造材料,是在1900年和1901年才发明的,Raphael von Ostrejko,取得英国B.P.14224(1900);英国B.P.18040(1900)德国Ger.P.136792(1901)。 他发明将金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳或水蒸气与炭化材料反应制造活性炭。1911年在维也纳附近的工厂用于工业生产,当时产品是粉状活性炭,商品名使Epomit;同年在荷兰有Norit上市;1912年在捷克斯洛伐克有Carboraffin出售。(Ger.Pat.290656)。 历史阶段 回顾来世界活性炭应用的历史,不妨粗略划分为三个阶段: ⑴阶段,从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段: ⑵第二阶段,从约20世纪20年代中期为成长阶段; ⑶第三阶段,从20世纪中期到20世纪末期为发展阶段,发展成为环保大应用阶段。 这三个阶段可用活性炭应用历程中两件历史性大事。作为划分的界限。
活性炭是一种很细小的炭粒 有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,所以能与气体(杂质)充分接触。当这些气体(杂质)碰到毛细管被吸附,起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的,活性炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的,国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测,现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法,国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的,请参看中国国家标准(GB/T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作,由于样品吸附能力的不同,有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间,如果测试过程没有实现完全自动化,那测试人员就时刻都不能离开,并且要高度集中,观察仪表盘,操控旋钮,稍不留神就会导致测试过程的失败,这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器(兼备直接对比法),更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内完全自动化智能化的比表面积检测设备,其测试结果与国际一致性很高,稳定性也很好,同时减少人为误差,提高测试结果性。
山东临朐县海源活性炭厂,位于潍坊市临朐县冶源镇西圈村,建厂多年来,经不断发展,现已成为一家综合性滤料厂家,产品有:各种型号用途活性炭,广泛应用于污水处理、工业废气吸附、饮料水处理、净水过滤、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理。 临朐县海源活性炭厂,是一家从事活性炭生产20年的生产厂家,产品20多个型号,覆盖不同领域的活性炭使用环境,产品营销全国,质量稳定如一,初心不改,一切为环保事业做出应有的贡献,始终将青山绿水作为自己产品质量的要求。
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载银活性炭在双电层电容器方面的应用
“多孔”是活性炭的主要特征,正是由于多孔从而使得活性炭具有的比表面积和的吸附性能。根据国际纯粹与应用化学联合会分类标准,活性炭孔结构可分为微孔(<2nm)、中孔(2~50nm)和大孔(>50nm),活性炭中不同孔径的孔隙具有不同的功能和作用。因孔径小于2nm的微孔数目多,比表面积大,所以对气体分子、液体中的小分子或直径较小的离子具有的吸附作用。孔径在2~50nm范围的中孔,主要起输送被吸附物质到达微孔边缘的通道作用以及在液相吸附中起对分子直径较大的吸附质的吸附作用。孔径大于50nm的大孔主要起运输通道的作用[13]。高比表面积活性炭的总孔容中的80%是微孔提供的,其次是中孔容积,而大孔容积所占比例极小,一般可忽略不计。由于高比表面积活性炭用作双电层电容器的电极材料时,活性炭中的中孔和孔径较大的微孔才是起形成双电层作用的主要部分,所以有必要采取合适的工艺来调控高比表面积活性炭的孔径分布,使其孔径分布主要集中在中孔特别是直径较小的中孔和直径较大的微孔范围内,以提高活性炭的比电容及其充放电性能。
活性炭在电池和电能储存方面的应用历史悠久,早在19世纪初(1802年),碳材料就成为电池的电极材料,1930年活性炭电极电池就已制作完成活性炭电极被广泛应用于活性炭-空气电池、燃料电池、钠-硫电池等。用活性炭吸附电解质(可以是无机或有机电解质)为电极做成超大容量电容器,配合合理的放电电路设计,使得蓄电池发生革命性的变化。这种电容器具有体积小、质量轻、单位质量(或体积)能量密度大、充电快、等性能。