活性炭是一种具有特殊微晶结构、孔隙发达、比表面积巨大、吸附能力强的功能性碳材料。
作为以炭为主体的吸附剂,从理论上说,所有含碳材料均可用于活性炭的生产。早期活性炭生产主要采用的是如木炭等木质原料,随着活性炭制造技术的不断发展,坚果壳开始作为活性炭生产原料用于不定型颗粒活性炭的生产。
世界主要活性炭生产公司大多分布在欧洲和美国。目前,世界上活性炭的年总产量已达90万吨以上,其中生产量居首位的是中国,截止2007年,其年实际生产能力在35万t以上。其次是美国,其年生产能力为18万吨,其余主要活性炭生产国家或地区中,西欧各国年产量约15万t,日本年产量为8万-10万t,俄罗斯约8万t/a。中国的活性炭工业是建国后开始发展起来的,但至上世纪70年代末期年总产量一直在万吨以下,未能形成工业规模,之后随着国内外需求量的不断增长,尤其是活性炭出口量的激增,使中国国内活性炭工业飞速发展。目前,全国除西藏、青海外的所有省、市、自治区均有活性炭生产厂家,生产的活性炭品种近百个,牌号100多种,其中煤基活性炭占70%左右。在中国每年超过35万t的活性炭生产量中,活性炭出口量在25万t以上,其中煤质活性炭出口量占80%左右,活性炭出口能力亦为世界第一。
根据活性炭的用途分类,活性炭的应用领域主要包括液相应用、气相应用及催化领域的应用,其中应用范围最广的是液相应用领域,其年使用量约占目前世界活性炭年总用量的约60%。在活性炭的液相应用领域中,水处理领域,尤其是饮用水深度净化领域使用量最大,约占活性炭液相应用领域使用量的2/3,其中绝大部分为煤基活性炭。
20世纪80年代以前,世界各地已广泛采用粒状活性炭(GAC)去除饮用水中的溶解有机物,主要利用的是其优良的吸附能力。在上世纪70年代末期,人们发现细菌在粒状活性炭过滤器中滋生繁殖,可通过分解去除大部分过滤器中的有机物。依据此项发现,人们发现预臭氧化可以大大增加粒状活性炭的生物活性,大大提高活性炭去除水中有机物的能力,因此,结合臭氧化并在活性炭的孔隙中培养具有生物活性的好氧细菌的活性炭饮用水净化处理工艺得以迅速推广应用。臭氧化和粒状活性炭的组合使用一般被称为生物活性炭工艺,又称为生物增强型活性炭工艺。
20世纪80年代以后,由于地表水的总体水质不断下降,而用户对饮用水的要求越来越严格,同时依据欧盟新的饮用水标准,对饮用水中添加的氯化副产物残余量限定越来越低(不大于1wg/L),生物活性炭工艺率先在许多欧洲大型水厂被采用。20世纪90年代后,欧洲生产高质量饮用水的方法在世界其他地方迅速推广,首先是北美地区(主要包括加拿大和美国),然后于2000年前后推广到亚太地区。由于臭氧作为消毒剂和在生物活性炭工艺中增强生物活性的应用逐渐流行起来,因此预计生物处理方法会在今后得到更广泛的应用,并逐步完全替代现有的传统活性炭饮用水处理工艺。
我国活性炭工业发展历史及现状
活性炭在废水处理中的应用现状
二战后世界活性炭工业的发展
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专用活性炭介绍 活性炭的应用