活性炭知识

一、活性炭分类
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（品种）很多，到目前为止尚无精确的统计材料，估计世界上活性炭品种不下千种。
1. 按原料来源分
1.1木质活性炭
木质活性炭是指由木材、农作物秸杆、竹材及其加工废弃物和果壳为原料制造的活性炭产品。
1.2 兽骨、血炭
利用兽骨、血为原料，按照一定方法制成的炭（有的含碳量只有百分之十几）也具有不差的吸附性能，严格意义上来说这种产品不能算作活性炭。但人们往往也习惯把它称作活性炭。
1.3 矿物质原料活性炭
这一类活性炭主要是指由各种煤和石油及其加工产物（包括煤焦油、煤沥青、煤半焦、石油烃类、石油渣油、石油沥表、石油焦等）为原料制成的活性炭。<br>  
1.4 其它原料的活性炭
为了科学研究和特殊用途的需要以及扩大活性炭原料来源,也可以用合成树酯、废橡胶、废塑料、生活和工业垃圾中的有机物等为原料制造活性炭。
现在还有用金属碳化物为原料，将金属除去而制造中孔特别发达的活性炭。
1.5 再生活性炭
为了充分利用资源，许多在不同场合对已经使用过且已失去吸附活性炭经过不同方法的加工又恢复了全部或部分吸附性能，进行重复使用。使失去吸附性能的活性炭复吸附活性的过程叫活性炭再生，经过再生过程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有热再生、化学洗脱、溶剂萃取再生、生物再生等。
2. 控制造方法
2.1 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。
2.2 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。
2.3 化学--物理法或物理--化学法活性炭
在了解化学炭和物理炭的同时，还应当提及化学--物理法或物理--化学法活性炭。选用不同的原料和采用不同的化学法与物理法的组合可以对活性炭的孔隙结构进行调控，从而制取许多性能不同的活性炭。这种化学--物理法或物理--化学法是许多年来及今后相当长时期内，世界各国活性炭工作者非常关注的活性炭制取方法。
3 . 按外观形状分
3.1 粉状活性炭
一般将90%以上通过80目标准筛或粒度小于0.175mm的活性炭通称粉状活性炭或粉状炭。粉状炭在使用时有吸附速度较快，吸附能力使用充分等优点，但需专有的分离方法。随着分离技术的进步和某些应用要求的出现，粉状炭的粒度有越来越细化的倾向，有的场合已达到微米甚至纳米级。
3.2 颗粒活性炭p
通常把粒度大于0.175mm的活性炭称作颗料活性炭。p
颗料活性炭又分为下列几种。
3.2.1 不定型颗料活性炭
不定型颗料活性炭一般由颗料状原料经炭化、活化，然后破碎筛分至需要粒度制成，也可以用粉状活性炭加入适当的粘结剂经适当加工而成。
3.2.2 园柱形活性炭
园柱形活性炭又称柱状炭，一般由粉状原料和粘结剂经混捏、挤压成型再经炭化、活化等工序制成。也可以用粉状活性炭加粘结剂挤压成型。柱状炭又有实心和中空之分，中空柱状炭是柱状炭内有人造的一个或若干个有规则的小孔。<br>  
3.2.3 球形活性炭
球形活性炭故名思义是园球形的活性炭，它的制取方法与柱状炭类似，但有成球过程。也可以用液态含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成，还可以用粉状活性炭加粘结剂成球加工而成。球形活性炭也有实心和空心球形活性炭之分。
3.3 其它形状的活性炭
除了粉状活性炭和颗粒活性炭两大类外，还有其他形状的，如活性炭纤维、活性炭纤维毯、活性炭布、蜂窝状活性炭、活性炭板等等。
4 . 按应用场合分
前面已提及活性炭广泛应用于几乎所有国民经济部门和人们的日常生活，正因为如此，按活性炭应用场合进行分类是很困难的，问题在于同一种活性炭可以应用于多种场合，而某种场合又可以用多种活性炭达到相同的目的。人们往往是由应用来获得对活性炭的认识的，所以往往在活性炭词语前冠以×××活性炭，这也成为约定俗成的活性炭的模糊分类方法，如糖用活性炭、针剂活性炭、味精活性炭、净水活性炭等等。

二、工作原理：
活性碳(Activated Carbon、以下简称AC),活性碳内部有大量的孔隙（pores）的，孔内有许多约1Onm~lA大小的毛细管,1g的活性碳内部表面积约700-1400m2，而这些毛细管及孔隙，就成为吸附作用发生的最佳地点。
主要吸附对象：
１.DOC( Dissolved Organic Carbon, 溶态有机物)-- 分子量在60到300道尔顿的DOC(以分子态为主)
２.重金属
３.极性较强的复合非有机离子—如氯酸离子、次氯酸离子…等
***AC 的吸附作用是藉由微孔隙的孔洞大小与极性，吸附大小适当或极性相吸的物质，因此，以分子态物质而言，就有特定的范围，过小过大都有吸附上的困难。若分子量偏小，但极性够的话，也会加强吸附作用。因此，单原子离子态（如Cl-氯离子）或者螯合物(Chelate)就不会是AC吸附的主角。
三、生产过程：
　　活性炭的生产一般分为两过程，第一步，炭化，将原料在170 至600的温度下干燥，同量将其80%r有机组织炭化。第二步，活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当的温度(800至1000度)，除去其所有可分解物，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附力。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。