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  • 活性炭

    活性炭(Active charcoal),亦称活性碳(Active carbon)、活化炭(Activated charcoal; Activated char)或活化碳(Activated carbon),是黑色粉末状或颗粒状的碳物质。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷,因此它是一种多孔碳,堆积密度低,比表面积大,也是做一个过滤器的主要物料。

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    科学 +
    活性炭

    常言道,若要试Ta是否爱你,只需在Ta面前放个屁。但谁都懂,这种实验的频率不宜太高。[详细]

    基本信息 编辑信息模块

    名称: 活性炭 别名: 炭素
    英文名: activatedCarbon 化学式: c
    外观: 黑色 溶解度(水): 不溶于水
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    • sinoalex碳与炭的区别,希望专业人士完善。

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    词语解释荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    【词语】活性炭

    【全拼】: 【huóxìngtàn】

    【释义】: 吸附能力很强的炭,是把硬木、果壳、骨头等放在密闭的容器中烧成炭再增加其孔隙后制成的。防毒面具中用来过滤气体,工业上用来脱色、使溶液纯净,医药上用来吸收胃肠中的毒素、细菌或气体。

    应用荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    在汽车油气回收、油漆的溶剂回收和污水等污染控制方面,活性炭的孔隙度和比表面积必须控制在很窄的范围内[1] 。轮胎的磨损寿命、摩擦性和使用性能与添加的炭黑比表面积相关。

    活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料,它其有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高,且可方便再生等特点,被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域,其需求量随着社会发展和人民生活水平提高,呈逐年上升的趋势,尤其是近年来随着环境保护要求的日益提高,使得国内外活性炭的需求量越来越大,逐年增长。

    活性炭活性炭

    简介

    活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形。活性炭主成分除了碳以外还有等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷,因此它是一种多孔碳,堆积密度低,比表面积大。活性炭的成品有粉末炭、造粒炭与破碎炭。

    活性炭作为人造材料,是在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)。

    结构荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    活性炭具有微晶结构。基本微晶的排列是完全不规则的。微晶高度为0.9~1.2 nm;宽度(如果是圆形横截面则为直径)约2.0~2.3 nm。其大小往往因高温处理而显著增大。通常,活性炭由活化过程中产生微孔、过渡孔或大孔。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC 1972)的规定,微孔的有效半径低于2nm;过渡孔的有效半径在2~50nm范围内;大孔的有效半径大于50nm。 

    应用历史荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    在20世纪初活性炭作为专利被发明之前,历史上有文献记载与许多提法的更多的是关于木炭应用的历史。

    公元前3750年,已知最早使用木炭的是埃及人苏美尔人。公元前1550年,古埃及有木炭作为医用的记载。希腊医生希波克拉底(公元前460-359)和普林尼用木炭治疗羊癫疯和炭疽。公元前450年的腓尼基商船,饮用水被储存在烧焦的木制桶里,是历史上一直到18世纪海上饮用水的储存方法。同一时期,印度教宗教文件中还提到利用沙子和木炭过滤和净化饮用水。 

    157年,克劳迪乌斯医疗论文中提到了蔬菜和动物来源制备的木碳,用于治疗多种疾病。中国明代李时珍(公元1518-1593年)所编著的本草纲目中提及木炭用于治疗疾病。1773年,舍勒通过大量实验发现木炭的吸附能力并且可以吸附各种气体。1777年,报道了木炭热效应与吸附气体的能力,导致后来的“冷凝吸附理论” 的提出。

    颗粒状活性炭颗粒状活性炭

    1785年,舍勒研究了木炭吸附气体,其吸附能力从蒸气到一系列的有机化学物质以及各种水溶液中使用木炭脱色,特别是生产酒石酸的商业应用。在这个时候,制糖行业一直在寻找一种有效的糖浆脱色的方法。但是,木材木炭在这个时候并没有特别有效的发挥这一作用,大概是因为孔隙度开发的程度尚未达到糖浆脱色所用木炭的程度的要求。

    1805年至1808年,Delessert在甜菜酿酒中成功的使用木炭脱色。1815年,大部分制糖行业已转用颗粒状骨炭作为脱色剂。

    1822年,Bussy表明,影响活性炭脱色性能的除了固有的原始材料,还取决于热加工和颗粒大小的成品。他表明,炭化过高温度或过长,降低了吸附性能和孔隙度,虽然他没有办法衡量这一因素。 这是第一次记录活性炭生产的热和化学过程。

    1841年,斯加登在加热再生的骨碳之前系统化的使用盐酸酸洗。这有效地消除了矿物盐吸附的碳。他还介绍了在德国的第一个连续立窑生产以及再生骨碳的过程。

    1854年,豪斯介绍了成功应用于伦敦下水道系统过滤器中去除蒸气和气体中的杂质的碳。1862年,Lipscombe制备出了使用碳净化的饮用水。1865年,猎人发现了使用椰子壳为原料的炭具有很好的气体吸附性能。1881年,凯泽尔首次使用'吸附'这个词来形容吸收气体的碳。

    1901年,Raphael von Ostrejko发明以金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳水蒸气与炭化材料反应制造活性炭,并先后取得英国和德国专利。1911年,奥地利的一家工厂生产出活性炭,商标名称为Eponit。1914年至1918年,第一次世界大战有毒气体进入战场,颗粒活性炭作为吸附剂得到规模化大量生产用于军事用途的防毒面具。

    1918后18年,战时发展大规模严密控制生产活性炭导致战后活性炭商业化生产及应用。在欧洲制造活性炭的新原料取得了很大进展。 椰子,杏仁壳氯化锌,生产出的活性炭具有较高的机械性和吸附气体和蒸气的能力。1935-1940年,在捷克斯洛伐克通过木屑氯化锌活化生产活性炭,用于回收挥发性溶剂和清除苯煤气。

    发展前景荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    活性炭作为一种吸附能力很强的功能性碳材料,目前主要应用于食品饮料、医药、水处理、化工等领域。从国内外活性炭应用结构来看,活性炭在国内外的应用结构大体一致,其中水处理和食品饮料是活性炭的两大主要应用领域。《中国活性炭行业市场研究与投资预测分析报告前瞻》数据显示,2012年,我国活性炭需求量约为25.68万吨,其中水处理领域需求占比最大,达到了32.52%,其次是食品饮料领域,需求占比约为28.16%。

    在行业的成长期阶段,活性炭下游领域对活性炭产品的需求将逐年增加。根据前瞻产业研究院保守的测算,预计到2017年,国内活性炭总需求量将达到45万吨,年均增速保持在10%以上。

    吸附原理荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑


    1、依靠自身独特的孔隙结构

    活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,1克活性炭材料中微孔,将其展开后表面积可高达800-1500平方米,特殊用途的更高。也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达,如人体毛细血管般的孔隙结构,使活性炭拥有了优良的吸附性能。 

    2、分子之间相互吸附的作用力

    也叫“凡德瓦引力”。 虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止。

    分类荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭的种类很多,到目前为止尚无精确的统计材料,大约有上千个品种。

    按原料来源分

    活性炭果壳活性炭

    木质活性炭

    椰壳活性炭

    煤质活性炭

    果壳活性炭  

    兽骨、血炭

    矿物质原料活性炭

    其它原料的活性炭

    再生活性炭

    按制造方法分

    化学法活性炭(化学炭) 

    物理法活性炭

    化学--物理法或物理--化学法活性炭

    按外观形状分

    粉状活性炭 

    颗粒活性炭

    不定型颗料活性炭

    园柱形活性炭

    球形活性炭 

    其它形状的活性炭

    按活化方法分:

    化学法活性炭(化学炭)

    将含碳原料与某些化学药品混合后进行热处理,制取活性炭的方法叫化学法。用化学法生产的活性炭又称为化学法活性炭或化学炭。 可以作为化学法的化学药品又称作活化剂,活化剂有氯化锌、氯化钙、碳酸钾、磷酸、磷酸二氢钾、硫化钾、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、硼酸等,总之许多酸、碱、盐都可以用作活化剂,主要从活性炭的性能和经济性来考虑采用何种活化剂。 一般说来,化学炭的孔隙中次微孔、中孔(即孔直径或孔宽大于1.5纳米的孔隙)较发达,主要用于液相吸附精制和溶剂回收的气相(蒸汽)吸附场合。 化学法制造活性炭由于加入了化学药品在制造过程中应当极其重视环境保护以及产品中可能存在微量非原料带入的元素的影响问题。

    物理法活性炭

    以炭为原料用水蒸汽、二氧化碳、空气(主要是氧)或它们的混合物(烟道气)为活化介质,在高温下(600~1000℃)进行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制造的活性炭叫物理法活性炭,也称作物理炭。

    一般说来物理炭的微孔(孔直径或孔宽小于1.5纳米的孔隙)发达,主要用于气相吸附场合或小分子液相吸附场合。不同的原料生产的活性炭具有不同的孔径,其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小,木质活性炭的也孔径一般较大,煤质活性炭的孔径介于两者间。活性炭孔径一般分为三类:大孔:1000-1000000A过渡孔:20-1000A微孔:20A 根据以上特性可以看出,针对不同的吸附对象,需选用相应的活性炭,以做到最好的性价比,因此,一般在液相吸附中,应选用较多过渡孔径及平均孔径较大的活性炭。

    按外观形状分:一般为粉状活性炭、颗粒活性炭、不定型颗料活性炭、圆柱形活性炭、球形活性炭、其它形状的活性炭。

    按材质分:

    主要有煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭。

    ——以煤为原料制造的活性炭通常采用水蒸气或二氧化碳气体活化,产品的形状以颗粒状为主,其孔径分布以微孔居多,更适合于液相吸附和气相中分子量和分子直径较小的物质。其优点是生产成本相对较低;

    ——以木屑为原料制造的活性炭通常采取化学法活化,产品的形状以粉状为主,其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制,比较灵活,既可以制造出孔径分布以微孔居多的产品也可制造出孔径分布中孔(过渡孔)占较大比例的产品,比较适合于吸附液相中分子量和分子直径较大的物质;

    ——以果壳类为原料制造的活性炭通常采取水蒸气和二氧化碳气体活化,产品的形状以颗粒状为主,由于其特殊材质的因素,其孔径分布介于上述两类活性炭之间,吸附性能优良,因此其应用范围更为广泛。

    按用途分:

    糖用活性炭、针剂活性炭、味精活性炭、净水活性炭、空气净化活性炭等,近年来,活性炭在居家环境使用中越来越广泛,也有家用活性炭一说。

    性能荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    活性炭最主要的性能是吸附性,它与活性炭的孔隙结构有关。微孔的比表面积比容积均很大。因此,微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。在固体活性炭的表面,主要发生两种方式的吸附,即物理吸附化学吸附。化学吸附是单分子层吸附,可以除去废水和废气中的极性污染物以及一些金属离子。物理吸附能够形成多分子层吸附,能有效地吸附废水和废气中的有机污染物。当某一吸附质与吸附剂的表面接触时,究竟是发生物理吸附还是发生化学吸附,取决于吸附剂的表面活性、吸附质的性质、温度和其他因素。

    活化方法荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    主要活化方法:

    1、木炭、果壳炭、煤等原料经造粒后,在1000℃下用水蒸气、二氧化碳、进行活化的气体活化法。

    2、干燥后的原料用氯化锌溶液浸渍,混合,在500~700℃下加热,进行碳化或活化,称为药剂活化法。 

    活性炭是疏水性的吸附剂,具有对非极性物质有选择性吸附的特性,还具有由碳表面的官能团产生的催化作用和碳本身作为反应物质的性质。关于它的反应机理现在还有许多不清楚的地方。

    活性炭的吸附性减弱后,可以再生。把活性炭置于容器里,通入一定压强的水蒸气,然后在一定量氧气存在下,加热到400 ℃,以除掉表面上的吸附物质。

    主要用途荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    (图)活性炭活性炭

    活性炭的用途很多。广泛应用于几乎所有的国民经济部门和人们的日常生活。粉末炭可用于液相脱色,脱臭精制,上下水净化。粒状炭应用于气相吸附,溶剂回收,空气净化,香烟滤嘴,此外还可用于氯乙烯、醋酸乙烯合成催化剂,贵金属催化剂的载体。

    1、空气净化 

    2、污水处理场排气吸附

    3、饮料水处理

    4、电厂水预处理

    5、废水回收前处理

    6、生物法污水处理

    7、有毒废水处理

    8、石化无碱脱硫醇

    9、溶剂回收

    10、化工催化剂载体

    11、滤毒罐

    12、黄金提取

    13、化工品储存排气净化

    14、制糖、酒类、味精医药、食品精制、脱色

    15、乙烯脱盐水填料

    16、汽车尾气净化

    17、PTA氧化装置净化气体

    18、人类解毒剂(医学用)

    碳和炭的区别荣誉共建机构:广东韩研活性炭制造有限公司/活性炭 编辑

    活性炭写成活性碳是误写,活性炭的制法和一般木炭的制法出在原料的选择有区别外,在干馏的温度,后期制作也有讲究,如用高压水蒸汽处理,使出除去堵在孔隙上的焦油等,所以活性炭的比表面更大,吸附力更大,且有一定的强度。

    而碳指的是一种原子,原子的活性指的是他与别的物质发生反应的难易度;活性炭指的是具有吸附性的木炭,而不是碳原子 。 "碳"与"炭"这两个词,在有关食品和药品的文章中经常出现,如碳水化合物,活性炭等."碳"与"炭"有时混用,意思表达不清,有时导致误解."碳"是化学元素C的中文名称,左边偏旁"石"字表明碳是一种非金属元素,碳代表原子序数为6的一类原子.由碳元素组成的单质有非晶态碳,石墨,金刚石等同素异形体而由碳元素组成的化合物则为数极多,最简单的如一氧化碳,二氧化碳等无机化合物,而有机化合物则都含碳元素.所以,"碳"是一个与化学的"元素"密切相关的概念,是20世纪初西方近代化学传入我国创造出来并流行的。

    "炭"是概括的工业性名词,我国用炭这个字已有两千多年的历史,如木炭,煤炭和焦炭等.炭是化学成分不纯,随着原料及制备工艺和条件不同而形成的无恒定组成及性质的含碳物质.木炭随所用木料及烧制工艺和条件的不同,其化学组成和性质也不同.煤炭有不同种类,其成分及性质也有所不同.焦炭由于配煤及工艺 的不同,所含杂质和性质也经常变化.与化学元素有关的名词均用"碳".例如:碳水化合物,碳酸ffF酶,碳源,碳酸盐,碳化,渗碳,脱碳,碳素钢,碳链,碳环,碳化物,二十碳酸,二十碳五烯酸等."炭"则都是物质的名称,而所指的物质是混合物.除上述木炭等外,还可举出骨炭,血炭,动物炭,木质炭,活性炭,炭黑,炭砖,炭精电极,炭精棒等。

    活性炭选购和使用常识

    在选购活性炭类产品时,应注意产品包装完好,最好选购真空包装的产品。活性炭类产品在使用一段时间后,需在户外空气良好时进行晾晒,使其中吸附的有害气体释放出去,之后再放入车中继续使用。同时,要注意产品保质期,过期产品必须要抛弃。[2]

    荣誉共建机构

    广东韩研活性炭制造有限公司

    活性炭

    广州韩研活性炭制造有限公司是家专业生产椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、木质活性炭、蜂窝活性炭五大系列70余个品产活性炭,目前旗下拥有3个知名的活性炭品牌:"韩研"、"万净"、"CobeCobe",金牌热线:13570151199。 详细 >>

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    参考资料
    [1]^引用日期:2017-06-05
    [2]^引用日期:2016-06-02

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