活性炭的历史

活性炭应用

注意事项：

复合技术的发展

活性炭的展望

活性炭主要用途﹕

家用活性炭的挑选：

活性炭的历史

活性炭是传统而现代的人造材料。自从问世一百年来，活性炭应用领域日益扩展，应用数量不断递增。回述炭应用的历史，记载如下：

(1)公元前1550年，埃及又作为医用的记载;

(2)公元前460~359年，希腊医生Hippocrate用以治羊癫疯;

(3) 1518~1593年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治病

(4) 1993年有外用于溃疡；

(5) 1794年，英国有家糖厂用于脱色。

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，使在1900年和1901年才发明的，发明者使Raphael von Ostrejko,取得英国专利B.P.14224(1900);英国专利B.P.18040（1900）德国专利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首次用于工业生产，当时产品使粉状活性炭，商品名使Epomit；同年在荷兰有Norit上市；1912年在捷克斯洛伐克又Carboraffin出售。（Ger.Pat.290656）。

回顾百年来世界活性炭应用的历史，不妨粗略划分为三个阶段：

(1)第一阶段，从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段:

(2)第二阶段，从约20世纪20年代中期为中期为成长阶段;

(3)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。

第一件大事使活性炭防毒面具，在20世纪20年代在第一次世界大战中的应用。可以次作为划分活性炭应用历史的第一阶段和第二阶段的界限。

活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标GB，或按照其他国家标准，如：美国ASTM，日本JIS，德国DIN标准等。

活性炭在初期主要应用使粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。这是工业化学史辉煌的一页。当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国=法国=瑞士等国的制造商和批发商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是广为看好的新兴产业。

通过防毒面具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为“万能吸附剂”。

第二件大事是活性炭除臭作用，在20世纪40年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭除臭。以此作为划分活性炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。

1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。

此后，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。由此活性炭历史进入了第三阶段，即发展阶段。

我国活性炭在应用历史简分为三个阶段。

(1)第一阶段使20世纪40年代以前，我国制药工业、化学工业中使用活性炭量大，都用进口货，例如用Carboraffin牌的活性炭。

(2)第二阶段自20世纪50年代初开始，国产活性炭上市。1951年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上好的电热活化法厂，接着又氯化锌活化法厂，1958年附件、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂，1966年太原开创斯列普活化法厂，随后我过陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此外，还有不少的转炉、粑式炉等工厂。总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年代的近十万吨。

生产与应用相互促进，活性炭的应用范围被迅速开拓。从原来单一的通用炭向多种的专用炭发展，例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金炭、载体炭、药用炭、针剂炭、试剂炭等等，足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增，又因产量扩大、陈本降低而使出口量上升。我国活性炭的应用，不仅在国内市场发展，而且进入了国际市场。

活性炭应用

1、电力行业

电厂水质处理及保护——锅炉装置；

2、化工行业

化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等脱色、精制、水净化、及污水处理、无碱脱臭；

3、食品行业

饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱臭；

4、黄金行业

黄金提取、尾液回收；

5、环保行业

用于污水处理、废气及有害气体的治理、净化；

6、相关行业

香烟滤嘴、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。

注意事项：

1. 果壳活性炭在运输过程中，避免挤，摔，压，破坏其原有的物理结构会影响空隙的密度，从而影响

吸附功 能。

2. 活性炭如遇雨淋湿，请晾晒后，待充分晒干后才可以继续使用。

3. 防止与火源直接接触，以防着火、活性炭再生时避免进氧并再生彻底，再生后必须用蒸汽冷却降至

80℃以下，温度高，遇氧，活性炭自燃。

复合技术的发展

TiO2+活性炭的相关技术

为了弥补单一吸附技术的缺陷，相关研究人员开发出了以TiO2为主的催化剂和活性炭结合的复合吸附产品。

利用活性炭与光催化剂纳米TiO2复合的方法，首先在支撑体表面上粘结活性炭形成吸附层，然后再将纳米TiO2负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的光催化层。可以达到以下的特点：

1）合理的几何形状支撑体，使净化比表面积较大和气流阻力较小。

2）TiO2处于最外层，紫外光直接作用在TiO2光催化剂上，提高利用率。

3）借助活性炭的吸附作用，对空气中极低浓度的污染物进行快速吸附净化和表面富集，加快了光催化降解反应的速率，抑制了中间产物的释放，提高了污染物完全氧化的速率；TiO2的光催化作用促使被活性炭吸附的污染物向TiO2表面迁移，从而实现了活性炭的原位再生，延长使用周期。通常被称为“协同效应”。

黄彪等在超临界乙醇条件下制备TiO2光催化剂-活性炭（Sc-TiO2-AC）复合材料，并进行了针对甲醛净化性能的试验研究。通过和Sc-TiO2与活性炭的简单混合物对比，发现：若TiO2与活性炭之间仅为简单机械混合，两者是相对独立，TiO2与吸附剂之间不会产生协同效应，污染物不能在炭表面迁移，因此对于TiO2非但没有因炭吸附提供其富集的污染物高浓度环境，反而因污染物先被炭吸附而使TiO2周围环境的污染物浓度更低，造成光催化降解速度低，去除污染物效果差。又因为污染物不能从炭的表面迁移至TiO2表面由光催化反应过程脱除，因此也就不能实现活性炭原位再生的过程。而复合材料中光催化剂和活性炭可以达到“协同效应”。同时，对300、350、400℃下制备的Sc-TiO2-AC复合材料进行比较，表明在300℃下制备的Sc-TiO2-AC复合材料甲醛去除率最高。

胡将军等采用溶胶-凝胶法制得的含Fe的TiO2光催化剂，以活性炭纤维作载体，在波长254nm的紫外光下对甲醛进行吸附和光催化氧化，效率较高。同时，TiO2的负载量也影响净化效率，23.5g活性炭纤维分别负载2.0g、3.5g、4.5gTiO2时，随着催化剂负载量的增加，曲线上升减退（见图1），吸附速率变慢。当催化剂负载于活性炭纤维上时，堵塞了活性炭纤维上相当一部分孔径，且催化剂粉末的吸附性能不及活性炭纤维，导致整体吸附性能的下降。从图1还可以看出催化剂为3.5g时获得了较高的处理率。这可能是因为催化剂负载量较小时光催化剂与甲醛的接触面积太小，导致氧化的速率比较慢；但负载量较大时却牺牲了活性炭纤维的吸附性能，同样也影响了光催化氧化的效率。

1 ）与静电场结合使用，将活性炭毡与聚丙烯过滤膜复合，利用镜像力原理捕集在电场中获得饱和电量的颗粒污染物。

2）一种不受光源限制的催化技术为核心，组合生物酶技术、等离子技术、负氧离子技术、复合吸附技术等组成的净化技术，该技术主要对空气中的有机污染气体氧化分解，达到清新空气的目的。

3）生物催化酶与浸渍活性炭结合，分解甲醛等污染物，使活性炭恢复活性。

4）微生物吸附复合技术，工作原理为：有机物被微生物摄取之后，通过代谢活动，一方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动中所需的能量；另一方面被转化，合成新的原生质（或称细胞质）的组成部分，使微生物自身生长繁殖。微生物净化空气具有以下三个主要特性：

a由于微生物形体微小，表面积大，从而可以大量吸附有机物。

b具有很强的分解、氧化有机物的能力。

c适用范围广。由于微生物具有代谢类型多样和生长繁殖快、易变异等特性，可以针对不同的用途，在优选、驯化的基础上将各具功能的菌提取出来。

活性炭的展望

吸附技术由于技术比较成熟，操作方便，已经有较广的适用范围。但是还有很多提升的空间，从上述的发展综述可以看出，吸附技术还可以从以下几个方面来提高：

1）活性炭或活性炭纤维可以采用相关技术进行改性，加强其吸附机理的研究，针对不同的污染物，采取相应的措施，并研制对多种气体污染物都能有良好吸附效果的产品；

2）对于复合技术，应从催化剂与吸附剂的比例、处理条件等方面考虑，更好的发挥其“协同效应”和对气体污染物的净化效率；

3）和其他技术如：高压静电、负离子等联合净化，进行互补，达到净化的高效率；

4）开发新型吸附产品，使其更好的适应市场的需求；

5）活性炭再生成为研究热点。

活性炭主要用途﹕

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。

1.用于液相吸附类活性炭

·自来水，工业用水，电镀废水，纯净水，饮料，食品，医药用水净化及电子超纯水制备。

·蔗糖、木糖、味精、药品、柠檬酸、化工产品、食品添加剂的脱色、精制和去杂质纯化过滤

·油脂、油品、汽油、柴油的脱色、除杂、除味、酒类及饮料的净化、除臭、除杂

·精细化工、医药化工、生物制药过程产品提纯、精制、脱色、过滤。

·环保工程废水、生活废水净化、脱色、脱臭、降COD

2.用于气相吸附类活性碳

·苯、甲苯、二甲苯、丙酮、油气、CS2等有机溶剂吸附与回收。

·香烟过滤嘴、装修除味、室内空气净化（甲醛，苯等的去除），工业用气的净化（如CO2、N2等)

·石化行业生产、天然气净化、脱硫、除臭、废气的治理

·生化、油漆工业、地下场所、皮革工厂、动物饲养场所的空气净化、脱臭。

·烟道气的臭气吸附、硫化物吸附，汞蒸汽的去除，降低戴奥辛的生成。

3.用于高要求领域活性碳

·催化剂及催化剂载体（钯炭催化剂、钌炭催化剂、铑炭催化剂、铂炭催化剂），贵重金属催化剂及合成金刚石、黄金提取。

·血液净化、汽车炭罐、高性能燃料电池、双电层超级电容器、锂电池负极材料、贮能材料、军事、航天等高要求领域。

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。

家用活性炭的挑选：

世界公认:活性炭为"万能吸附剂"

专家提示:活性炭吸附法去除室内污染是目前应用最广泛、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。

那么怎样才能选择购买到优质的活性炭？

碘值：碘值是活性炭的一个性能差数，果壳,竹炭,煤制的碘值都在几百,活性炭原料碘值从800，850，900，950，1000，1100mg/g等多种，吸附能力也不同！成本价格也不同！同碘值的活性炭也只有椰壳的效果最好。

用手掂重量：上面已经介绍过了，要想提高活性炭的吸附性能，只有尽可能多地在活性炭上制造孔隙结构，孔隙越多，活性炭越酥松，相对密度也就会越轻，因此好的活性炭手感上会比较轻，在同等重量包装的情况下，性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多。

看气泡：将一小把活性炭投入水中，由于水的渗透作用，水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中，迫使孔隙中的空气排出，从而产生一连串的极为细小的气泡，在水中拉出一条细小的气泡线，同时会发出丝丝的气泡声，十分有趣。这种现象发生得越剧烈，持续时间越长，活性炭的吸附性就越好。

看脱色能力：活性炭吸附能力的另一个表现就是脱色能力，活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的神奇能力，这其实就是因为活性炭吸附了有色液体里的色素分子的原因造成的。正因为活性炭的这种特性，被广泛应用于制糖工业领域中红糖变白糖的生产过程中。取两只透明杯子，在一只杯子里放入纯净水，然后滴入一滴红墨水（这里可以用任何一种便于观察但不改变水的性质的色素都可以，例如蓝墨水、打印机彩色墨水，但不能使用墨汁和碳素墨水），搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中留作对比样。将活性炭放入有色水中，数量应达到水的一半或更多，这样效果会比较明显，静置10―20分钟后与对比水样进行对照，在同等条件下，脱色效果越强说明活性炭吸附性越好。

活性炭虽然在外型和用途方面可以有许多品种，但活性炭有一个共同的特性，那就是“吸附性”。活性炭产生吸附性的原因就是因为它有发达的孔隙结构，就象我们所见到的海绵一样，在同等重量的条件下，海绵比其他物体能吸收更多的水，原因也是因为它具有发达的孔隙结构。但活性炭的这种孔隙结构是肉眼无法看见的，因为他们只有1×10-12mm―10-5mm之间，比一个分子大不了多少。活性炭孔隙发达的程度是难以想象的，若取1克活性炭，将里面所有的孔壁都展开成一个平面，这个面积将达到1000平方米（既比表面积为1000g/m2）！影响活性炭吸附性的主要因素就取决于内部孔隙结构的发达程度。

只有具备大量孔径略大于有毒有害气体分子直径的活性炭，才有极强的吸附能力。而要达到这一要求，对活性炭的材料选择和加工（造孔、活化）要求就极为严格。活性炭完全符合气相吸附，颗粒大小在20-40目，比表面积极大，内部空隙发达，密度小，手感轻，气泡现象剧烈，同样重量体积更大，可有效净化室内空气。能够吸附空气中的有味、有毒及各种有害气体，特别是对空气中的甲醛、苯系物、TVOC、CO（一氧化碳）、NH3（氨氧）、O3（臭氧）CL2（氯气）等有独特的吸附净化及催化的能力，广泛用于装修污染去除、过虑器和空调等设备中。

重要提示：目前消费者对活性炭认识还不够，往往把没有活化过的竹炭、木炭、椰壳炭等炭化料误认为是活性炭；其次把低吸附值的炭雕、普通活性炭看成是优质活性炭。所以选购时请加以区分，不要上当受骗。

家用活性炭与没有活化过的木炭、竹炭、椰壳炭的区别？

木头、竹子、椰子壳及各种果壳是生产活性炭的原始材料，首先经过低温、隔氧炭化成为黑色、坚硬、块状的木炭、竹炭、椰壳炭。这是初级阶段的炭，没有孔，没有活性。只有把这些炭化过的木炭、竹炭、椰壳炭再经过900℃-1000℃高温，蒸汽活化才能成为活性炭。所以，炭化材料与活性炭本质不同。市场上有很多炭化料冒充活性炭，请注意区别。

家用活性炭与甲醛清除剂等功能对比

功 能
产 品　技术原理　净化功能　除臭功能　实效性　成本　实用性　安全性

活性炭　物理吸附　净化室内甲醛，
苯、氨等污染物　有效清除各种臭味及有害气体　功能持久　低　无限制　安全无副作用

光触媒　化学祛除　净化某种污染物　清除特定臭味　时间短　高　受光限制　有待定论

甲醛清除剂　化学祛除　只对甲醛有分解作用　无　一次性　高　污染限制　有二次污染和有爆炸的可能性

臭氧发生器　化学祛除　净化某种污染物　无　时间短　高　污染限制　泄漏危害　目前市面上的家用活性炭多为椰壳活性炭，现将部分椰壳活性炭的指标公布如下：

指标：规格　4×8目　8×16目　14×28目　20×40目

强度%　≥93　≥93　≥95　≥95

碘值mg/g　950　950-1000　1000　1100

水份%　≤5　≤5　≤5　≤10

灰份%　≤7　≤5　≤5　≤7

四氯化碳吸附值%　50　55　60　60

充填密度g /L　450-500　450-500　450-550　450-550

PH值　7　7　7　7　增加活性炭目数与毫米对应表内容以及相关网站.并非作广告.对消费者有很多帮助.现在活性炭都是按照目来说的,但大家不知道目其实可以换成毫米的

粒径目与毫米的换算

　毫米　目　毫米　目　毫米　目　毫米

2.5　8.00　12　1.40　60　0.250　270　0.053

3　6.70　14　1.18　65　0.212　325　0.045

4　4.75　16　1.00　80　0.180　400　0.038

5　4.00　20　0.85　100　0.150　500　0.031

6　3.35　24　0.71　115　0.125　600　0.025

7　2.80　28　0.60　150　0.106　800　0.019

8　2.36　32　0.50　170　0.090　1000　0.015

9　2.00　35　0.425　200　0.075　1500　0.010

10　1.70　48　0.300　250　0.063　3000　0.005