【正文】 0化工及其它合　計(jì)%二、氣相氣體凈化3汽車(chē)2溶劑回收2～3香煙0其它2合計(jì)%2006 年西歐各國(guó)活性炭消耗量為1015萬(wàn)t,主要消費(fèi)國(guó)是德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、意大利、西班牙和荷蘭等。第三是韋斯特維科公司,年生產(chǎn)能力約5萬(wàn)t,約占美國(guó)活性炭總產(chǎn)量的20%。美國(guó)的卡爾崗(Calgon)活性炭公司目前是世界第一大活性炭公司,年生產(chǎn)能力超過(guò)8萬(wàn)t,約占美國(guó)活性炭總產(chǎn)量的40%。,美國(guó)燃煤電廠控制汞排放用粉狀活性炭將是活性炭新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn),美國(guó)從2005年開(kāi)始控制和削減燃煤電廠汞排放量的70% ,成為世界上第一個(gè)控制燃煤電廠汞排放的國(guó)家,在控制汞排放的方法中,活性炭吸附法是最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一,預(yù)計(jì)美國(guó)市場(chǎng)該類(lèi)活性炭的需求量將在2010年后達(dá)到15萬(wàn)t/a。美國(guó)是目前世界上最大的活性炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)之一,其活性炭的主要應(yīng)用領(lǐng)域、,這幾年美國(guó)活性炭生產(chǎn)量變化幅度不大，主原因是其再生活性炭產(chǎn)量有了很大增長(zhǎng)，但在未來(lái)5年其需求量仍將以每年2%～,每年需從中國(guó)、東南亞一帶進(jìn)口大量低價(jià)活性炭。結(jié)果表明：活化溫度在140℃、pH=6．5時(shí)復(fù)合吸附劑對(duì)土霉素最大吸附容量為21．78 mg／g，／g，討論并合理地解釋了影響吸附的因素，適宜條件下對(duì)吸附劑多次再生，最大吸附容量仍可達(dá)到21 mg／g以上。張巧麗，陳旭，袁彪【50】為了得到磁特性和吸附性能比較好的吸附材料，把活性炭的吸附特性和氧化鐵的磁特性結(jié)合起來(lái)制成復(fù)合吸附劑，在隨后的吸附飽和后用一個(gè)簡(jiǎn)單的磁選工序從介質(zhì)中分離出來(lái)．制備了磁性流體和超細(xì)磁粉，并與活性炭進(jìn)行復(fù)合，加入不同的活化劑制成活性茨／磁性氧化鐵復(fù)合吸附劑．進(jìn)行了磁力、Fe含量、BET表面積測(cè)量以及XRD衍射分析．通過(guò)用碘吸附值法測(cè)定吸附劑的吸附性能，運(yùn)用線性回歸法得到吸附等溫線．研究結(jié)果表明，所得到的復(fù)合吸附劑不僅具有磁性，而且具有良好的吸附性能。試驗(yàn)表明：處理活性艷紅X一3B模擬染料廢水的活性炭纖維、粒狀活性炭和椰殼活性炭經(jīng)120℃ 烘干l2h，600 W微波，再生10 s后，粒狀活性炭和椰殼活性炭的吸附性能恢復(fù)到原來(lái)的100％ ，【48】。研究表明：對(duì)初始濃度為30 mg／L的甲基橙、結(jié)晶紫、直接耐曬黑G和活性翠藍(lán)溶液，在pH=曝氣量為1 m3／h、粉末活性炭的投加量為6g／L、吸附時(shí)間為20 min時(shí)，4種染料的去除率均在97％99％，對(duì)于初始濃度為250mg／L的酸性品紅、堿性品紅和活性黑B一133染料廢水，％、％％ ， h、6 h和17 h時(shí)，脫色率均超過(guò)97％，出水色度稀釋倍數(shù)不大于50倍，COD小于50mg／L，達(dá)到污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)【46】在pH值在7．5～12．5間，對(duì)相當(dāng)一部分染料來(lái)說(shuō)，pH值的變化對(duì)活性炭的吸附率不產(chǎn)生明顯的影響【47】。染料廢水成份復(fù)雜，水質(zhì)變化大，色度深，濃度大，處理困難，水中的色度影響水生植物的光合作用，從而破壞水中的生態(tài)平衡。主要原因可能是Pb2+的水合半徑要小于Ca2+,Mg2+等離子的水合半徑而被活性炭?jī)?yōu)先吸附所致。隨后用上述擴(kuò)散系數(shù)理論預(yù)測(cè)了其他操作條件下的流出曲線,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)曲線與理論預(yù)測(cè)曲線能很好地相符,動(dòng)態(tài)法能可靠地獲取固液吸附過(guò)程的吸附及擴(kuò)散系數(shù)。楊駿【44】采用兩種煤質(zhì)活性炭研究了其對(duì)不同濃度鉛離子溶液的吸附,應(yīng)用固定床吸附動(dòng)力學(xué)模型,Marquadt方法非線性回歸固定床吸附流出曲線,獲得了鉛離子在活性炭上的擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:氧化改性后樣品對(duì)鉛離子的吸附速率非常迅速,吸附平衡時(shí)間僅需要5min。 處理含鉛廢水我國(guó)許多工廠每年都排出大量的低濃度含鉛廢水,有許多未經(jīng)妥善處理即排入水體,給環(huán)境帶來(lái)極大的危害。結(jié)果表明,對(duì)于初始Cd2+質(zhì)量濃度為10mg/L的吸附溶液,最佳臭氧化時(shí)間為15min,最佳吸附時(shí)間為1h ,。吳艷林【42】采用活性炭纖維(ACF)對(duì)含Cd2+模擬廢水進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附研究,測(cè)定了靜態(tài)吸附等溫線和動(dòng)態(tài)穿透曲線,并研究了pH 值、吸附平衡時(shí)間對(duì)處理效果的影響,+的綜合效果較好,靜態(tài)法的吸附率和解吸率分別略高于動(dòng)態(tài)法的吸附率和解吸率,但動(dòng)態(tài)法耗時(shí)短,更符合工業(yè)化要求。溫度升高、吸附量下降,在pH=8時(shí),吸附達(dá)到最大。 處理含鎘廢水R．Leyva—Ramo等用活性炭F400對(duì)Cd2 的吸附進(jìn)行了研究。據(jù)報(bào)道，用二硫化碳溶液預(yù)處理活性炭可以大幅度提高去除汞的能力?；钚蕴繉?duì)有機(jī)汞的吸附去除能力高于無(wú)機(jī)汞。將含汞量在l mg／L～2 mg／L以下的廢水通過(guò)活性炭濾塔，／L～ mg／L，回收汞后活性炭可再生并重復(fù)使用?；钚蕴磕苡行У匚綇U水中的汞，一些工廠已經(jīng)采用此法處理含汞廢水，但該法更適用于處理低濃度的含汞廢水。 活性炭處理含汞廢水在氯堿工業(yè)中，以汞為陰電極，制造氯氣和苛性鈉；聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯的合成工業(yè)均以汞作為催化劑； 電子儀表工業(yè)也常用到汞， 故這些行業(yè)均排放含汞廢水【40】。李湘洲【39】用H2SO4加乙酸銅溶液對(duì)活性炭進(jìn)行了表面改性處理，測(cè)定了它們的表面化學(xué)性能，研究了改性活性炭對(duì)Gr(Ⅵ)吸附性能的影響。活性炭是通過(guò)氫鍵吸附Gr(Ⅵ)的，圓滿(mǎn)地解釋了活性炭的吸附及再生過(guò)程，提出了提高活性炭吸附量的有效途徑?；钚蕴坑蟹浅０l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，具有極強(qiáng)的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的Cr(V1)；同時(shí)活性炭的表面存在大量的含氧基團(tuán)如羥基(一OH)、羧基(一COOH)等，它們都有靜電吸附功能，對(duì)Cr(V1)產(chǎn)生化學(xué)吸附作用，完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr(V1)【36】。 活性炭處理含鉻廢水隨著電鍍業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的電鍍廢水對(duì)人類(lèi)環(huán)境造成越來(lái)越嚴(yán)重的危害。6 活性炭在重金屬離子及染料吸附方面的應(yīng)用活性炭自溶液中吸附無(wú)機(jī)離子以靜電吸附為主，其吸附量主要取決于炭表面的含氧帶電基團(tuán)的量和電荷數(shù)。Ozaki等【35】將酚醛樹(shù)脂和聚丁烯丁脂在甲醇中以1：1比例混合，制得中孔活性炭。鑄型炭化的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)改變模板的方法控制活性炭孔徑的分布，但該方法制備工藝復(fù)雜，需用酸去除模板，使成本提高。 鑄型炭化法將有機(jī)聚合物引入無(wú)機(jī)模板中很小空間(納米級(jí))并使之炭化，去除模板后即可得到與無(wú)機(jī)物模板空間結(jié)構(gòu)相似的多孔炭材料。界面法活化采用的添加劑主要是炭黑復(fù)合物、制孔劑、有機(jī)聚合物。 界面活化法不同富碳基體間存在較大內(nèi)應(yīng)力使界面成為活化反應(yīng)中心。國(guó)內(nèi)劉植昌等人【32】以金屬有機(jī)化合物(二茂鐵)為添加劑，加入到中溫煤瀝青中利用乳化法制成含鐵瀝青微球，活化后制得比表面積發(fā)達(dá)的瀝青基球狀活性炭。采用催化活化的方法可以提高活性炭的中孔容積。因此，今后活性炭結(jié)構(gòu)性能方面的改性將朝著這方面發(fā)展，制造出比表面積很大、且孔徑集中在某一值范圍內(nèi)的超大級(jí)活性炭。通過(guò)對(duì)改性過(guò)后的活性炭進(jìn)行孔徑控制、表面化學(xué)性能修飾及負(fù)載金屬，可使活性炭的吸附性能大大提高。Caturla等采用ZnCI2化學(xué)活化后，用二氧化碳進(jìn)行物理活化核桃活性炭，進(jìn)一步開(kāi)孔和拓孔，用此法改性的活性炭比表面積最高可達(dá)3000 m2／g。 物理化學(xué)聯(lián)合法物理化學(xué)聯(lián)合改性法是將物理活化及化學(xué)活化兩種方法結(jié)合起來(lái)所采用的改性方法。美國(guó)AMOCO公司最早開(kāi)發(fā)出用KOH制備比表面積高達(dá)2500m2／g的超級(jí)活性炭的生產(chǎn)工藝；日本大阪煤氣公司以中間相炭微珠為原料通過(guò)KOH活化制得了比表面積高達(dá)4000m2／g的超級(jí)活性炭。KOH活化機(jī)理非常復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)定論，但普遍認(rèn)為KOH至少有兩個(gè)作用【23】，(I)堿與原料中的硅鋁化合物(如高嶺石、石英等)發(fā)生堿熔反應(yīng)生成可溶性的K2SiO3或KAIO2，它們?cè)诤筇幚碇斜幌慈?，留下低灰分的碳骨架。但ZnC12，法污染嚴(yán)重，H3PO4法需高溫不易生產(chǎn)，且產(chǎn)品孔徑偏小，因此國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)已轉(zhuǎn)向探索在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上與新型催化劑相結(jié)合的活化方法。 ZnCl2和H3PO4活化劑ZnC12，和H3P04活化法是比較成熟的制備工藝，其活化作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)促進(jìn)熱解反應(yīng)過(guò)程，形成基于亂層石墨結(jié)構(gòu)的初始孔隙；(2)填充孔隙，避免焦油形成，清洗除去活化劑后留下發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)。化學(xué)活化法的基本原理至今還爭(zhēng)論【】，一般認(rèn)為化學(xué)試劑可以抑制原料熱解時(shí)焦油的生成，從而防止或減少焦油堵塞細(xì)孔，同時(shí)也抑制了含碳揮發(fā)物的形成，提高了活性炭收率；此外氫氧化鉀等活化劑對(duì)碳也有刻蝕作用，等等。與物理活化法相比，化學(xué)活化法的工藝特點(diǎn)是：操作大大簡(jiǎn)化，活化溫度降低，時(shí)間縮短，能耗降低，并且可通過(guò)選擇不同活化劑制得具有特殊孔徑結(jié)構(gòu)的活性炭，例如KOH活化是產(chǎn)生新微孔，而H3PO4或磷酸鹽主要產(chǎn)生中孔。常用的活化劑有堿金屬、堿土金屬的氫氧化物和一些酸，目前應(yīng)用較多較成熟的化學(xué)活化劑有KOH，ZnC12，H3PO4等。(3)生成新孔活化氣體與微晶結(jié)構(gòu)中的邊角或有缺陷的部分具有活性的碳原子發(fā)生反應(yīng)，形成眾多新的微孔，使活性炭表面積進(jìn)一步擴(kuò)大。(1)開(kāi)孔作用活化氣體與堵塞在閉孔中的游離無(wú)序碳及雜原反應(yīng)使閉孔打開(kāi)，增大比表面積，提高活性。其工藝特點(diǎn)是：活化溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，但該方法反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。5 活性炭的制備方法 物理活化法物理活化法是將原料先炭化，再利用氣體進(jìn)行炭的氧化反應(yīng)，形成眾多微孔結(jié)構(gòu)，故又稱(chēng)氣體活化法。所研究過(guò)的泥種有處理食品工業(yè)中排水的剩余污泥，紙漿工廠排水的凝聚沉淀污泥，處理綜合廢水過(guò)程中產(chǎn)生的污泥。由于原料中存在無(wú)機(jī)雜質(zhì)(如SiOA120Fe20CaCO3等)，采用物理活化的方法，只有碳元素與水蒸氣反應(yīng)，活化后這些雜質(zhì)仍存在于制得的活性炭中，灰分的存在直接影響活性炭的品質(zhì)和吸附性能，實(shí)驗(yàn)證明采用酸堿改性處理可以降低灰分。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此也有研究，趙乃勤等人【】用天津還原鐵廠含碳量為62．68％的除塵灰分離炭粉，用不同的活化方法制得比表面積為1191m2／g(化學(xué)物理法)和2322m2／g(化學(xué)活化法)的粉狀活性炭，研究表明對(duì)CClCH6蒸氣、廢水中Gr(vI)離子有良好的吸附性能。目前，我國(guó)對(duì)除塵灰的利用主要是將其粒化后作為煉鋼原料進(jìn)行回爐，或作為水泥等的加入料、填料、氧化鐵紅等一些技術(shù)含量較低的材料。當(dāng)活化條件太苛刻時(shí)，會(huì)增加所制的活性炭的灰分；另一個(gè)問(wèn)題是廢輪胎活性炭中含有重金屬鋅，不能用于水處理及土壤處理中，僅限于處理氣體使用。炭黑是活化時(shí)生成孔隙的主要碳質(zhì)部分，而炭黑結(jié)晶化程度比較高，難被水蒸氣活化。將廢輪胎經(jīng)過(guò)炭化、活化處理，生產(chǎn)活性炭作為吸附劑使用已有該方面的報(bào)道，P．Ariyadejwanich等人【12】將廢輪胎橡膠炭化在HCI中浸泡后用水蒸氣進(jìn)行活化，／g，比表面積為1119m2／g。 其他含碳廢棄物(1)廢輪胎隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，【11】，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。 塑料類(lèi)原料聚氯乙烯、聚丙烯、呋喃樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚碳酸脂、聚四氯乙烯等，這些原料可用來(lái)制活性炭。另外催化油漿的有效利用是煉油行業(yè)的難題目前多采用回?zé)挼霓k法，利用率低且耗能高。但此類(lèi)活性炭生產(chǎn)成本昂貴，僅限于藥、電子、氣體吸附儲(chǔ)存等領(lǐng)域。目前美國(guó)、13本擁有利用石油焦制備比表面超過(guò)3000m2／g的超級(jí)活性炭的專(zhuān)利技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。(2)石油類(lèi)石油原料是指石油煉制過(guò)程中含碳產(chǎn)品及廢料，如石油瀝青、石油焦、石油油渣等。Dengn報(bào)道了從煤矸石出發(fā)，用堿熔活化結(jié)合強(qiáng)酸處理制備了一種復(fù)合吸附劑，它以硅膠為骨架，活性炭均勻分散在硅膠骨架中。另外，在煤炭開(kāi)采和浮選過(guò)程中，常伴隨大量低品質(zhì)成分，如劣質(zhì)煤、煤矸石等。無(wú)煙煤內(nèi)部含有分子大小的孔隙，是制備微孔炭的合適原料，且其產(chǎn)品還具備分子篩特性，利用難轉(zhuǎn)化無(wú)煙煤資源獲得高回收率的活性炭日益受到重視。甘蔗渣作為制糖廠的廢棄物，回收利用可用來(lái)制造價(jià)格低廉具有特定性能的活性炭，用于污水處理和顏料吸附【】。炭化的樹(shù)皮以氣體活化可得到廉價(jià)的活性炭，這種活性炭可用來(lái)作為造紙廢水的脫色劑。 植物類(lèi)原料早期制備活性炭的原料主要是木質(zhì)原料，近年來(lái)制備活性炭謀求廉價(jià)原料的探索受到重視，使原料范圍增廣，除傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)木材、鋸木屑、木炭、椰殼炭、棕櫚核炭，另外還有農(nóng)林副產(chǎn)物和某些食品工業(yè)廢棄物包括廢木材、竹子、樹(shù)皮、風(fēng)倒木、核桃殼、果核、棉殼、咖啡豆梗、油棕殼、甘蔗渣、糠醛渣等。近年活性炭原料有兩種發(fā)展趨勢(shì)：一是制造應(yīng)用量大而廣，性能一般但價(jià)格低廉的制品；二是制造性能優(yōu)良具有特殊用途的高性能活性炭，多使用特制高價(jià)原料。其中煤和椰子殼已經(jīng)成為目前制造活性炭最常用的原料。4 活性炭的原料來(lái)源活性炭的制備原料十分廣泛，主要分為木質(zhì)類(lèi)和煤質(zhì)類(lèi)原料?；钚蕴烤哂辛己玫膶?dǎo)熱性能，摻入催化劑中，能有效地提高催化劑的傳熱能力，對(duì)于放熱劇烈的反應(yīng)尤為有利。 催化劑或催化劑載體材料活性炭出色的耐熱性， 耐酸堿性使之可以作為催化劑的有效成分活性炭可直接用作催化劑。活性炭對(duì)人體中外源性毒素的吸附十分有效，在血液過(guò)濾、內(nèi)服解毒及外傷包扎與治療方面都有重要用途。 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域活性炭的無(wú)毒性使其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。氧化還原功能，是活性炭的基本特征之一。 溶劑回收活性炭吸脫附速度快、吸附容量大、脫附溫度低、所含金屬離子少，可有效地將工業(yè)加工產(chǎn)的低沸點(diǎn)化合物、脂肪族化合物、及某些危害人體健康的有機(jī)溶劑、毒劑、腐蝕性溶劑等脫除并回收，既減少了環(huán)境污染和對(duì)人身的危害，又可使溶劑得到回收再利用。各種廢水發(fā)出的臭氣可用活性炭去除。mL1 時(shí)，長(zhǎng)期接觸易于引發(fā)肺炎，使肺的彈性功能組織變?yōu)闊o(wú)彈性而失去作用的病變組織。mL1。② 工業(yè)廢水的處理隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展和城市人口的增加，水污染越來(lái)越嚴(yán)重，其中的有毒物和有害物己對(duì)生態(tài)環(huán)境造成威脅，活性炭對(duì)水溶液中的有機(jī)染料、磷化物、苯酚、碘以及無(wú)機(jī)污染物等具有較強(qiáng)的吸附能力。3 活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域 水的處理方面的應(yīng)用① 飲用水的凈化在自來(lái)水廠，為除去