当前,环境的污染与破坏是人类面临的最大挑战之一,环境问题已成为举世瞩目的重大问题。防止和治理大气污染、水污染是当前环境保护的重要任务。活性炭吸附技术应用范围非常广泛,发展前景十分广阔。目前它已应用到国民经济、国防建设和人民生活的各个领域。活性炭吸附技术在环境保护中起着极为重要的作用,工业上已将活性炭处理技术纳人生产工艺过程。
活性炭是用能发展其吸附性能的方法制成的含碳物质的总称,通常用含碳物质经过炭化和活化处理制备而成。它是由以石墨微晶为基础的无定形结构碳和少量灰分构成的微孔发达的多孔炭吸附剂。活性炭与石墨同属于石墨结构类物质,它是由许多碳六角环组成的微晶构成。活性炭微晶为二维有序结构,其中一维可能是不规则的交联碳六角形空间晶格。这种结构导致活性炭拥有很大的比表面积和细孔结构,从而具有物理吸附功能。活性炭微品平面层边缘原子或外露晶格缺陷、移位和断层处都是活泼点,具有富集较高不成对电子,倾向于在一定条件下起化学吸附作用。
1900年由奥司脱里杰(Ostrejko)首次发表两个制造活性炭方法的专利,它奠定和开拓了活性炭工业的生产技术基础。一般说,许多含碳材料都可以制造活性炭。鸿宇活性炭厂认为,活性炭的制造,其一就是让含碳物质中碳原子生成无序的石墨微品.产生孔隙结构从而具备优良吸附性能;其二是使碳原子生成有序的石墨晶体结构.产生紧密结构以达到高的力学性能。活性炭化学组成的主要元素以碳为主,常含有O, H, N,S,P等非碳元素,它对活性炭酸碱性、润湿性、吸附选择性、催化性及导电性都有影响。活性炭按其外观可分为粉状活性炭和颗粒状活性炭两大类。颗粒状活性炭又分为定形和不定形两类。定形活性炭制法有两种:一是将原料粉碎并加V结剂拌匀后,通过成型设备制成一定形状的颗粒,如圆柱形、球形、蜂窝状的活性炭;二是将原料粉碎成粉状并加人活化剂药品,使原料受热塑化,经捏合混合均匀,通过成型设备制成一定形状的颗拉。然后经炭化(在高温下排除大部分非碳元素,获释元素碳原子组合成相互排列不规则微晶.从而留有空隙)、活化(利用气体或化学药品进行碳的氧化反应,使炭化物细孔更加发达的过程)制得。粉状活性炭细度在0.0071-0.04mm(大于0.04mm称为不定形颗粒活性炭)。目前,生产活性炭的原料主要有两大类,植物类和矿物类。植物类主要有木材、锯屑、果壳、果核等;矿物类主要有不同煤化度的煤,不同的石油加工产品。另外,还有用糖和合成树脂制备活性炭。活性炭的应用追溯到3600年前古埃及将炭用于医疗目的和2200年前中国马王堆汉墓用炭作防腐剂。活性炭是最古老又是目前日益引人注目的吸附剂和载体.应用范围包括:环境保护;化学工业;食品工业;医药工业;矿业;原子能工业;农业;催化剂及其载体。近年,美国、俄罗斯、日本研制成功并批量生产纤维活性炭,它对制备高纯、超纯物质和防止大气污染有重要意义。由石油沥青、煤沥青研制的高比表面活性炭(称3500-5000㎡/g)也已出现,各种专用活性炭产品、浸渍炭、军用防毒炭层出不穷。