活性炭

[拼音]：huoxingtan

[外文]：activated charcoal

经过活化制成的含碳物质。活化就是使炭表面形成发达的内孔结构和产生含氧官能团。活性炭孔隙度大，比表面积大，反应活性强，是科学研究和工业生产上常用的重要吸附剂，广泛应用于糖、酒、油、果汁等生产的脱色精制，抗菌素制备，溶剂回收，有毒气体防御，空气和饮用水净化，污水和废气处理，以及人造脏器和高真空技术等。药用活性炭作为内服药，用于治疗中毒和腹泻等疾病。

炭的表面吸附能力早已为人们熟知，并用于医药、防潮等方面（见木炭）；但活性炭作为工业生产还是从1900～1901年开始的。第一次世界大战时，活性炭首次用于防毒面具。20世纪20年代，对活性炭吸附理论和炭表面化学的深入研究，促进了活性炭生产的发展和扩大了应用领域。到30年代，活性炭生产已成为一门工业。40年代后提出的炭孔分类法和以位能理论为基础的微孔充填理论都获得实际的应用。中国从1933年开始研究活性炭的生产工艺。

种类、构造和性质

按外形分为粉状炭、颗粒炭(如圆柱形、球形、不规则形)和纤维状炭;还有活性炭的纸、布、板等制品。按用途分为气相吸附炭、液相吸附炭、催化剂和催化剂载体炭等。

活性炭由类石墨微晶堆积而成，属无定形碳，含有以表面化合物形式存在的氢、氧等元素和以灰分形式存在的无机氧化物。它具有选择性吸附能力，利用其孔径大小和表面理化特性，可从复杂的多组分气体或液体中吸附分离出某些组分。

活性炭生产

几乎所有的含碳物质都可经过不同的工序制成活性炭。生产上常用的原料有两大类：

（1）植物原料和加工废料，包括木炭、木屑、果核、果壳、水解木素、栲胶残渣、制浆废液等，其中木炭是传统原料，椰子壳是最佳原料。

（2）矿物原料，包括煤、石油沥青、石油焦等。

制造工艺随原料和产品的种类而变化，主要有两种方法：

（1）化学法。常用的化学药剂为氯化锌。生产过程包括原料（如木屑等）和化学药剂的浸渍、炭化、活化、药剂回收、干燥、粉碎等工序。此法是利用化学药剂的性质，使原料润胀、脱水、侵蚀而活化。炭活化温度约550℃，活化程度主要取决于药剂对原料的浸渍比。活化时碳损失少，得率高。成品炭性能稳定，孔径多为50～100埃，有利于从溶液中吸附去除分子较大的杂质。适用于液相脱色精制。

（2）物理法。将炭化物(如木炭、煤等)在一定温度下用过热蒸气(850～950℃)、烟道气（二氧化碳为活化介质，900～950℃）、或空气(600℃左右)等进行选择性氧化，使炭活化，因此，又称气体活化法。一般多采用过热蒸气为活化介质。活化时碳的损失较大，得率较低，成品炭中 5～20埃的微孔比较发达，适用于气相吸附。此外，尚有兼备上述两法特点的物理化学活化法，产品得率较高并具有独特的发达孔径结构。物理法和物理化学法日受重视，产品以颗粒炭为主。

制造活性炭的关键设备是活化炉。氯化锌法多用平板炉和回转炉，气体活化法用管式炉和鞍式炉，也有用多层炉和流态化炉等。

参考书目

Activated Carbon