蔣劍春， 孫 康

(中國林業(yè)科學研究院 林產(chǎn)化學工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學利用國家工程實驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學工程重點開放性實驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點實驗室， 江蘇 南京 210042)

綜述評論

·特邀論文·

活性炭制備技術(shù)及應(yīng)用研究綜述

JIANG Jianchun

蔣劍春， 孫 康

(中國林業(yè)科學研究院 林產(chǎn)化學工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學利用國家工程實驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學工程重點開放性實驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點實驗室， 江蘇 南京 210042)

從活性炭的制備技術(shù)和活性炭的應(yīng)用兩方面綜述了國內(nèi)外活性炭近20年的研究進展?？偨Y(jié)了活性炭的化學活化法和物理活化法的發(fā)展狀況，對制備技術(shù)中的最新突破——物理法-化學法活性炭一體化生產(chǎn)工藝進行了介紹，并且簡述了活性炭工業(yè)生產(chǎn)中無公害化、低消耗、預(yù)處理的生產(chǎn)技術(shù)，以及吸附達飽和活性炭的再生生產(chǎn)技術(shù)，同時總結(jié)了活性炭在氣相吸附、液相吸附和作為催化劑載體等方面的應(yīng)用進展。提出了目前活性炭生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)存在的問題，明確了活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的出路與對策，指明了活性炭未來的研究方向。

活性炭；制備；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學基團，特異性吸附能力較強的炭材料的統(tǒng)稱?；钚蕴吭谑突ぁ⑹称?、醫(yī)藥乃至航空航天等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，已成為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)的重要功能材料。近年來，隨著環(huán)保、新能源等行業(yè)的快速發(fā)展，功能型活性炭的市場需求激增，我國活性炭的生產(chǎn)量和出口量均已達到世界第一。同時，生物質(zhì)熱解固炭技術(shù)也是公認的解決氣候變化問題的有效措施之一。因此，針對活性炭科學研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)存在的問題，本論文綜述了活性炭制備與應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為今后活性炭行業(yè)的發(fā)展提供有益的借鑒。

1 國內(nèi)外活性炭制備技術(shù)進展

1.1 化學活化法

化學活化法就是通過將各種含碳原料與化學藥品均勻地混合后，一定溫度下，經(jīng)歷炭化、活化、回收化學藥品、漂洗、烘干等過程制備活性炭。磷酸[1-2]、氯化鋅[3-4]、氫氧化鉀[5]、氫氧化鈉[6]、硫酸[7]、碳酸鉀[8]、多聚磷酸和磷酸酯等都可作為活化試劑，盡管發(fā)生的化學反應(yīng)不同，有些對原料有侵蝕、水解或脫水作用，有些起氧化作用，但這些化學藥品都可對原料的活化有一定的促進作用，其中最常用的活化劑為磷酸、氯化鋅和氫氧化鉀?；瘜W活化法的活化原理目前還不十分清楚，一般認為化學活化劑具有侵蝕溶解纖維素的作用，并且能夠使原料中的碳氫化合物所含有的氫和氧分解脫離，以H2O、CH4等小分子形式逸出，從而產(chǎn)生大量孔隙。此外，化學活化劑能夠抑制焦油副產(chǎn)物的形成，避免焦油堵塞熱解過程中生成的細孔，從而可以提高活性炭的收率。雖然最近幾年國內(nèi)外對化學活化法的研究較多，也制得了高比表面積的活性炭產(chǎn)品，但對活化機理研究還需要不斷深入。

1.1.1 磷酸活化法 磷酸法制備活性炭的過程(見圖1)中，磷酸與木質(zhì)纖維原料的作用機理可分為以下幾個方面：潤脹作用、加速活化作用、脫水作用、氧化作用和芳香縮合作用[9-11]。經(jīng)過近10年來的快速發(fā)展，我國木質(zhì)磷酸法粉狀活性炭實現(xiàn)了規(guī)?；?、自動化和清潔化生產(chǎn)，整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。

圖1 磷酸法連續(xù)式生產(chǎn)粉狀活性炭的工藝流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of continuous production process of powdered activated carbon by phosphoric acid method

由圖1可知，磷酸活化法的基本工藝包括木屑篩選、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸漬)、炭化、活化、回收、漂洗(包括酸處理和水洗)、離心脫水、干燥與磨粉等工序，如生產(chǎn)顆粒活性炭還需增加捏合工藝。另外，附設(shè)專門的廢氣凈化系統(tǒng)，回收煙氣中的磷酸和炭粉，減少對環(huán)境的污染。磷酸活化法的生產(chǎn)工藝中，要注意在炭化段控制溫度，讓磷酸充分滲透入木屑，再與活化段協(xié)同控制，可以明顯提高活性炭吸附能力，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同時適當降低活化溫度對降低產(chǎn)品灰分有利。炭活化尾氣采用多段液相回收可以增加磷酸和細炭粉的回收，采用高壓靜電方式也有利于尾氣中焦油的去除。

1.1.2 氯化鋅活化法 ZnCl2在活化過程中使木質(zhì)纖維原料發(fā)生脫氫反應(yīng)并進一步芳構(gòu)化，從而形成初步孔結(jié)構(gòu)，水洗脫除氯化鋅后即形成孔隙結(jié)構(gòu)[12-14]。此外還有學者認為氯化鋅在炭化時形成新生炭沉積的骨架，當其被洗去之后，炭的表面便暴露出來，構(gòu)成了具有吸附力的活性炭內(nèi)表面。氯化鋅活化工藝流程與磷酸活化法工藝基本相似。

氯化鋅法活性炭由于其孔徑分布相對集中、吸附力強等特點，一直受到國內(nèi)外市場的青睞，需求量逐年增加。國內(nèi)生產(chǎn)氯化鋅法活性炭的廠家主要集中在福建省、江西省和安徽省，已有多家企業(yè)實現(xiàn)了環(huán)保排放達標生產(chǎn)。活性炭生產(chǎn)中間歇法的平板爐活化方式由于手工操作多、勞動強度大、環(huán)境污染嚴重、能耗高等問題，已被明確淘汰；回轉(zhuǎn)爐法具有生產(chǎn)能力大、機械化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定等優(yōu)點，是目前國內(nèi)外氯化鋅法活性炭的主體設(shè)備，工藝難點在于尾氣處理和氯化鋅回收等方面。日本使用外熱式回轉(zhuǎn)爐較多，中國普遍使用的是內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐。外熱式與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐的主要區(qū)別在于外熱式的高溫氣流與物料不直接接觸，而是靠爐壁輻射加熱物料，這種爐型有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高，但對制造回轉(zhuǎn)爐的材料有較高要求；內(nèi)熱式則是高溫煙氣流直接加熱物料，對爐體材料要求較低，比較節(jié)能。

1.1.3 氫氧化鉀活化法 KOH活化法是20世紀70年代興起的一種制備高比表面積活性炭的活化工藝，其活化過程是將原料炭與數(shù)倍炭質(zhì)量的KOH或NaOH混合，在不超過500 ℃下脫水后于800 ℃左右煅燒若干時間，冷卻后將產(chǎn)品洗滌至中性即可得到活性炭。反應(yīng)機理目前認為是活化過程中被消耗的炭主要生成了碳酸鉀，同時在800 ℃左右，被炭還原的金屬鉀(沸點762 ℃)析出，金屬鉀的蒸氣不斷進入碳原子所構(gòu)成的層與層之間進行活化，這兩個反應(yīng)使產(chǎn)物具有很大的比表面積[14]。

KOH法活性炭主要應(yīng)用在超級電容器領(lǐng)域。以椰殼為主要原料所制得的活性炭比表面積可接近3 000 m2/g，比電容可超過200 F/g，同時還可表現(xiàn)出非常優(yōu)良的儲氫和儲甲烷能力，在77 K和100 kPa的情況下，儲氫量可達到2.94%，壓力提高至1 MPa，儲氫量可達4.82%[15]。中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)的KOH法活性炭在2 MPa壓力和常溫條件下，儲甲烷可達15%。

1.2 物理活化法

圖2 物理法活性炭的生產(chǎn)工藝流程示意圖Fig.2 Schematic diagram of activated carbon production by physical activation process

在制備過程中，具有氧化性的高溫活化氣體無序碳原子及雜原子首先發(fā)生反應(yīng)，使原來封閉的孔打開，進而基本微晶表面暴露，然后活化氣體與基本微晶表面上的碳原子繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)，使孔隙不斷擴大。一些不穩(wěn)定的炭因氣化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物氣體，從而產(chǎn)生新的孔隙，同時焦油和未炭化物等也被除去，最終得到活性炭產(chǎn)品?；钚蕴堪l(fā)達的比表面積則源自中孔、大孔孔容的增加，形成的大孔、中孔和微孔的相互連接貫通。近年來也開發(fā)出不需活化氣體的微波活化法和熱解活化法等等。由于物理法工藝流程相對簡單，產(chǎn)生的廢氣以CO2和水蒸氣為主，對環(huán)境污染較小，而且最終得到的活性炭產(chǎn)品比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、應(yīng)用范圍廣，因此世界范圍內(nèi)的活性炭生產(chǎn)廠家中70%以上都采用物理法生產(chǎn)活性炭。炭活化過程中產(chǎn)生大量的余熱，可滿足原料烘干、余熱鍋爐制高溫蒸汽、產(chǎn)品的洗滌烘干等所需熱能。

1.2.1 水蒸氣活化法 水蒸氣活化的反應(yīng)式如下所示：

C+H2O→H2+CO ΔH=123.1kJ/mol

(1)

C+2H2O→2H2+CO2ΔH=79.5kJ/mol

(2)

由式(1)和(2)可見該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故反應(yīng)需要溫度800 ℃以上才能進行。然而有研究表明，活化溫度>900 ℃時，水蒸氣在炭化物中擴散速率的影響開始變得顯著，不均勻的擴散速率使得在一定范圍內(nèi)，活化溫度越低越利于水蒸氣的均勻擴散和炭化物的均勻活化。活化溫度過高會導(dǎo)致水蒸氣在孔隙入口處即迅速地與炭反應(yīng)消耗掉，難以擴散至孔隙內(nèi)部，導(dǎo)致活化不均勻。因此在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)原料選擇最合適的活化溫度。

水蒸氣活化法主要生產(chǎn)設(shè)備有燜燒活化設(shè)備(燜燒爐)、移動床活化設(shè)備(多管式爐、斯列普爐和回轉(zhuǎn)爐)和流化床活化設(shè)備(臥式和立式流化床)。由于燜燒法能耗大且生產(chǎn)條件差，目前多采用移動床和流化床活化法?；剞D(zhuǎn)爐是普遍采用的爐型，生產(chǎn)規(guī)模大、可自動控制，需注意蒸汽管排布和設(shè)備的密封問題。臥式流化床可使活化過程中氣-固接觸良好，活化均勻，活化速度快，生產(chǎn)高吸附力活性炭[19]。

1.2.2 二氧化碳活化法 炭與CO2反應(yīng)速率比與水蒸氣反應(yīng)的速率慢，而且該反應(yīng)需要在800～1 100 ℃ 的較高溫度下進行，在工業(yè)生產(chǎn)中一般多采用主要成分為CO2和水蒸氣的煙道氣作為活化氣體，很少單獨使用CO2氣體進行活化[19]。CO2活化法生產(chǎn)的活性炭特點是1 nm以下的極微孔發(fā)達，適合于無機氣體的吸附分離。

1.2.3 模板活化法 模板活化法通常以具有很小空間(納米級)的無機物為模板，在其中引入有機聚合物后炭化，隨后將無機模板去除(強酸洗溶)即得與模板具有相似空間結(jié)構(gòu)的多孔材料。模板活化法制備的活性炭一般為中孔活性炭，且具有選擇性吸附活性高，孔徑分布窄等優(yōu)點。美國、日本科學家以硅凝膠(75～147 μm，比表面積470 m2/g，孔徑4.7 nm)為模板，制成了孔徑集中分布在2 nm，比表面積1 100～2 000 m2/g的活性炭。然而，模板法制備活性炭也存在工藝復(fù)雜，成本高等缺點。以β沸石和Y沸石作為無機硬模板，以m(木質(zhì)素) ∶m(模板劑)1 ∶1，900 ℃下炭化2 h，Y沸石為模板制得多孔炭比表面積670 m2/g，孔徑分布在3～5 nm；而β沸石為模板制備的多孔炭比表面積高達930 m2/g，孔徑分布在7～24 nm，在4 nm左右也有少量孔[20]。以酸處理后的木質(zhì)素為原料，同時使用有機模板劑聚醚P123和無機模板劑中孔分子篩KIT- 6兩種模板劑，在900 ℃氬氣保護下炭化，制備出的活性炭比表面積803 m2/g，孔容0.86 cm3/g，均比只使用有機模板的活性炭大，然而孔道結(jié)構(gòu)分布復(fù)雜，不僅在3.4、6.3和50 nm左右存在中孔，100 nm左右還存在開放性大孔[21]。同樣采用FDU-15和F127雙模板法合成出的有序介孔碳/Fe2O3納米線復(fù)合材料，可應(yīng)用為鋰離子電池負極材料，相比較使用FDU-15和F127任何一種單一模板，材料在循環(huán)1 200次后依然可保持著高達2.786 kC/g的電容量，是商業(yè)石墨電極材料的兩倍[22]。

1.2.4 熱解自活化法 常規(guī)物理活化法的活化氣體用量大，要經(jīng)過炭化和活化兩步，產(chǎn)品得率低，一般在10%以下。為提高產(chǎn)品得率，簡化生產(chǎn)過程，同時保證產(chǎn)品質(zhì)量，中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所開發(fā)了生物質(zhì)原料“熱解自活化”的新工藝。熱解自活化的基本原理是在密閉反應(yīng)容器中，生物質(zhì)原料在高溫下熱解產(chǎn)生出大量氣體，這些氣體既可作為活化反應(yīng)的活化劑，同時由于體系的壓力增高，逸出的氣體還會沖擊、改善生物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)，進而促進高溫自活化時活性炭微孔的形成與發(fā)展。以椰殼活性炭的制備為例，該工藝與傳統(tǒng)工藝制備的過程的比較如表1所示。

與傳統(tǒng)的物理活化和化學活化相比，熱解自活化操作簡便，生產(chǎn)周期短，整個過程一共只需4 h左右，效率高而能耗低[23-25]。此外，該工藝無需任何化學試劑，降低成本的同時還不會污染環(huán)境，具有非常好的工業(yè)應(yīng)用前景。

表1 熱解活化法與通常的活化工藝比較Table 1 Comparison of pyrolysis activation method with usual activation process

1.3 物理-化學活化法

1.3.1 物理-化學一體化制備技術(shù) 物理-化學活化法顧名思義就是結(jié)合應(yīng)用物理活化和化學活化的方法，即炭先經(jīng)化學法處理，隨后再進一步用物理法(水蒸氣或CO2)活化[26]。國外研究人員通過H3PO4和CO2聯(lián)合活化法制得了比表面積高達3 700 m2/g的超級活性炭，具體步驟是在85 ℃下先用H3PO4浸泡木質(zhì)原料，經(jīng)450 ℃炭化4 h后再用CO2活化[27]。將物理法和化學法聯(lián)合，利用物理法的炭化尾氣為化學法生產(chǎn)供熱，實現(xiàn)生產(chǎn)過程無燃煤消耗，同時得到物理法活性炭和化學法活性炭，該項技術(shù)已由中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所開發(fā)，并在福建元力活性炭股份有限公司建成年產(chǎn)8 000噸的生產(chǎn)線，技術(shù)路線如圖3所示。

圖3 物理-化學法活性炭一體化制備技術(shù)路線Fig.3 Physical-chemical synthesis of activated carbon technology route

1.3.2 微波輔助化學活化 由于在活性炭制備過程中，傳統(tǒng)的爐膛加熱存在耗工、耗時且物料受熱不均的缺點，因此微波的引入可以實現(xiàn)物料內(nèi)部均勻加熱，同時可方便地快速啟動和停止，耗時比傳統(tǒng)工藝短得多。因此，微波輔助化學活化可以顯著縮短生產(chǎn)時間，從而極大地提高生產(chǎn)效率，亦可降低環(huán)境污染。通常的磷酸法、氯化鋅法和氫氧化鉀活化法均可采用微波加熱，而且研究表明微波加熱法亦可得到高性能的活性炭，尤其適用于KOH活化法制備超級電容活性炭[28-29]。然而目前微波加熱制備活性炭仍處于實驗階段，主要原因是設(shè)備投資大，能耗高，還需進一步深入研究開發(fā)。

1.3.3 催化活化 金屬類催化劑在含碳原料表面可形成活性點，降低炭與水或CO2的反應(yīng)活化能，從而降低活化溫度，提高反應(yīng)速率，形成發(fā)達的孔隙，同時，金屬顆粒移動時也會產(chǎn)生孔道。催化劑在制備超級活性炭時可以降低活化溫度，大幅提高反應(yīng)的速率，還可使制得的活性炭孔徑分布均勻。例如，國內(nèi)專利以鈣為催化劑，通過催化活化法制備的活性炭孔徑集中于5～10 nm，在反應(yīng)過程中炭和水之間的反應(yīng)活化能也下降了約20 kJ/mol。日本專利則以過渡金屬為催化劑，用較短的反應(yīng)時間制備了比表面積約2 500～3 000 m2/g的活性炭。代表性的化合物主要有硝酸鐵、氫氧化鐵、磷酸鐵、溴化鐵和三氧化二鐵等。雖然催化活化法制備活性炭具有上述諸多優(yōu)勢，但反應(yīng)速度過快可能會燒穿微孔壁面，從而破壞微孔結(jié)構(gòu)[30-33]。

1.4 生產(chǎn)技術(shù)

1.4.1 連續(xù)化、無公害化制造技術(shù) 美國、日本和歐州等發(fā)達國家和地區(qū)的活性炭生產(chǎn)技術(shù)已具備連續(xù)化、無公害化、自動化和大型化等特點，表現(xiàn)在這些國家的活性炭生產(chǎn)企業(yè)活性炭年產(chǎn)量超過萬噸，但員工僅百余人。此外，這些企業(yè)通過對活性炭微孔結(jié)構(gòu)和表面化學基團的關(guān)系進行研究，實現(xiàn)了生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣化和專用化。

1.4.2 活化劑低消耗制造工藝 活化劑是化學法制造活性炭的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的技術(shù)不僅需要消耗大量的活化劑，且因為活化劑難以回收而危害環(huán)境。近些年來，隨著科技的發(fā)展和活化工藝的進步，活化劑低消耗制造工藝被越來越多的應(yīng)用。如，美國企業(yè)通過活化劑低消耗工藝，以磷酸法制備活性炭，每噸活性炭磷酸消耗低于20%；日本企業(yè)采用回轉(zhuǎn)爐兩段法，在較低溫度和較少氯化鋅的用量下制備活性炭?；罨瘎┑牡拖牟粌H會降低生產(chǎn)的成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)，保護環(huán)境。

1.4.3 原料預(yù)處理 活性炭生產(chǎn)原料的預(yù)處理是為了去除可能會在活性炭制備過程中阻止微孔形成的硅、鋁、鈣、鎂等雜質(zhì)，主要包括預(yù)氧化和脫灰等。通過對原料進行預(yù)處理，會顯著提高活性炭的性能。在活化前對原材料進行預(yù)氧化可以顯著提高活性炭的產(chǎn)率和吸附性能，縮短活化時間和降低活化溫度，并且還可使活化作用更易深入原料內(nèi)部[34]。預(yù)氧化方法一般可以分為干法和濕法兩種，其中干法指以空氣或氧氣等氣體為氧化劑，濕法以硫酸、硝酸等為氧化劑。據(jù)報道，對煤質(zhì)活性炭原料進行預(yù)氧化再進行活化，可以獲得比表面積達3 000 m2/g，碘吸附值為1 500 mg/g，亞甲基蘭吸附值300 mg/g，苯酚吸附值250 mg/g的優(yōu)異活性炭；對木質(zhì)原料進行預(yù)氧化，可得到亞甲基藍吸附值為760 mg/g的超級活性炭[30]。

1.5 活性炭的再生

活性炭再生是活性炭制備的重要組成之一。活性炭使用一段時間后會吸附飽和，從而喪失吸附能力成為“廢炭”。若直接將吸附飽和的炭丟棄不僅會增加應(yīng)用成本，還可能會導(dǎo)致二次污染，因此從經(jīng)濟和環(huán)保兩方面考慮，活性炭的“再生”意義重大。

由于活性炭的吸附往往不具有選擇性，這導(dǎo)致活性炭上的吸附質(zhì)多種多樣，因此若要對活性炭進行再生，需要根據(jù)吸附質(zhì)的特點、吸附行為及工藝繁簡等來選擇合適的方法。

常用的活性炭再生方法主要包括：熱再生法[35]、藥劑再生法[36-37]、微波再生法[38]、生物再生法[39-41]和催化再生法[42]等。加熱再生法由于工藝流程簡單、可有效分解多種吸附質(zhì)，而且再生較為徹底，是發(fā)展歷史最長且應(yīng)用最廣泛的再生方法。自20世紀70年代中期以來，隨著熱再生裝置的不斷發(fā)展，活性炭熱再生法也取得了長足發(fā)展，熱再生爐在各個領(lǐng)域均有應(yīng)用。熱再生爐有多種，包括多層爐、回轉(zhuǎn)爐、隧道爐和液態(tài)化爐等。這些再生爐各有特色，如適合大規(guī)模再生的是回轉(zhuǎn)爐和多層爐；適合粉炭再生，熱效率較高的是近年來出現(xiàn)的液態(tài)化爐。

化學再生法分為無機藥劑再生法和有機溶劑萃取再生法。無機藥劑再生法是通過改變?nèi)芤旱膒H值使活性炭脫附，因pH值常通過無機酸/堿來進行調(diào)控，所以該方法也稱為酸堿再生法?；钚蕴咳芤簆H值的改變一方面可以增加吸附質(zhì)的溶解度，從而利于其從活性炭中脫附；另一方面，溶液中的酸堿物質(zhì)還可直接與吸附質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)形成易溶于水的鹽類而脫附。無機藥劑再生法的優(yōu)點是工藝簡單，可在線操作，無需另加再生設(shè)備，不足是只適用于吸附量受pH值影響很大的場合，且再生后的活性炭吸附能力很難完全再生，只能部分恢復(fù)。有機溶劑再生法是通過有機溶劑將吸附質(zhì)從活性炭中萃取出來，優(yōu)點是投資少、再生溫度低、也可在線操作無需附加再生裝置，缺點是再生效率較低，僅適用于具有較高回收價值的吸附質(zhì)。一般來說，吸附質(zhì)為脂肪族化合物的活性炭通過溶劑萃取法的再生率較高，而吸附質(zhì)為芳香族化合物的活性炭再生率受置換基團的影響較大。

2 國內(nèi)外活性炭應(yīng)用進展

活性炭工業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)是活性炭應(yīng)用的開拓?；钚蕴康膽?yīng)用與科技的發(fā)展和人們的生活息息相關(guān)，時至今日大部分科學領(lǐng)域均有活性炭的應(yīng)用，如環(huán)保、化工、電力、航天和國防等等。然而，傳統(tǒng)的活性炭應(yīng)用均是基于活性炭的強吸附性，如何進一步開拓活性炭其它方面的應(yīng)用，如用于催化、電化學等則極為重要。

2.1 氣相吸附應(yīng)用

活性炭的氣相吸附應(yīng)用有很多，如與儲氫合金形成的復(fù)合材料可以在溫和條件下吸附氫氣或天然氣混合物，從而可以應(yīng)用于煉油廠催化干氣中氫氣的吸附；城市天然氣用量隨時間變化而或高或低，通過高比表面積的活性炭吸附罐可以有效實現(xiàn)天然氣管道下游調(diào)峰，進而降低投資成本[43-46]。除用于能源氣體的儲存外，美國、德國等發(fā)達國家還開發(fā)出了基于活性炭的，具有多次再生功能的新型織物，并將之應(yīng)用于許多特殊服裝如飛行服、抗皺內(nèi)衣等的制造。

2.1.1 凈化室內(nèi)空氣 與室外空氣污染相比，室內(nèi)環(huán)境污染對健康的危害更為直接，是導(dǎo)致人們過敏、氣喘、免疫疾病等的重要原因[47]。室內(nèi)環(huán)境污染的污染源很多，包括建筑裝潢材料、廚房油煙、家具用品以及煙草煙氣等。隨著人們對家居環(huán)境的重視程度越來越高，室內(nèi)空氣凈化用活性炭的市場需求越來越大，因此適于室內(nèi)用的即效性活性炭空氣凈化裝置也將會得到普及[14]。根據(jù)室內(nèi)有毒氣體的種類和分子大小，經(jīng)過孔徑調(diào)控的活性炭可以特異性的將之去除，從而根除室內(nèi)污染?；瘜W噴涂方法只能暫時遮蓋或淡化污染物氣味，不能穩(wěn)定去除緩慢釋放的有害氣體。目前，民用活性炭的市場已超過10億元/年，競爭越來越激烈，但是暫沒有相關(guān)國家或行業(yè)質(zhì)量標準，導(dǎo)致市場混亂，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。由中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所承擔的室內(nèi)空氣凈化活性炭的系列標準正在制定中，標準實施后將有效規(guī)范空氣凈化活性炭的市場。

2.1.2 電廠煙氣聯(lián)合脫硫、脫硝、脫汞 活性炭吸附脫硫、脫硝、脫汞是燃煤煙氣干法凈化技術(shù)的發(fā)展趨勢，尤其適用于缺水地區(qū)，目前國家相關(guān)部門正在編制電廠煙氣治理用吸附劑國家標準，今后這一類的產(chǎn)品將得到迅速發(fā)展?；钚蕴棵摿蚣夹g(shù)在國外已比較成熟，最新的脫硫技術(shù)是在活性炭上負載鈷、鎳、釩、鎂等金屬以提高對二氧化硫的脫除性能[48-49]。通用方法是先將金屬離子引入煤和木質(zhì)材料表面，引入的方式一般為絡(luò)合或者離子交換，隨后再對原料進行炭化和活化。此外，也有報道稱9%的碳酸鈉溶液改性的活性炭對硫化氫具有特異吸附選擇性。

2.1.3 油氣回收專用 隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車燃油揮發(fā)已成為空氣污染的重要源頭之一。研究表明：汽車總污染的40%左右來源于油氣揮發(fā)污染，這占到了尾氣排放污染的60%～70%[50]。針對這個問題，國外科研工作者開發(fā)了具有高效吸附/脫附油氣功能的活性炭，并將之應(yīng)用于汽車揮發(fā)性汽油回收，節(jié)約能源的同時還保護了環(huán)境。目前國外的活性炭正丁烷工作容量(BWC)已從幾年前的90～110 g/L提高到150 g/L，且高容量、低殘留的油氣回收用活性炭也在不斷開發(fā)當中。國內(nèi)企業(yè)對油氣回收專用活性炭的使用也已開始，如北京燕山石化煉油廠通過使用活性炭油氣回收裝置，在2006年就回收了高達288 t的汽油，合人民幣約150萬[51]。這僅僅是在油氣回收率為0.24%的條件下單個煉油廠的汽油回收效益，若放大到全國，每年排放到大氣中的油氣高達幾萬噸，對之進行有效回收將具有十分可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)保效果。

2.1.4 吸附凈化有機廢氣 隨著全球工業(yè)化趨勢的加速，使用有機溶劑的行業(yè)及種類也越來越多，為防止這些溶劑在使用過程中直接排入大氣造成污染，必須進行回收或凈化處理?；钚蕴恳騼r格低廉，操作簡單等特性而被廣泛應(yīng)用于有機溶劑的吸附[52-53]。活性炭表面惰性化處理后，對高濃度貴重有機氣體進行吸附/解吸，避免有機溶劑在活性炭表面發(fā)生催化改性，導(dǎo)致回收的貴重有機溶劑無法重復(fù)使用。對于低濃度有機廢氣，建議使用負載金屬催化劑的活性炭，在吸附過程同時將有機溶劑催化降解為CO2和H2O，目前比較容易凈化到10-6濃度級別。隨著國家對環(huán)保和資源循環(huán)利用重視度的提高，活性炭整套回收有機溶劑系統(tǒng)的需求也必將越來越大。

2.1.5 空氣分離富氧 化學工業(yè)中存在的主要問題之一是如何從空氣中高效的分離出氧氣。雖然困難重重，但是以活性炭特異性吸附以實現(xiàn)氧氣的分離的研究早有報道，如通過化學蒸氣沉積法對活性炭的孔徑進行定向調(diào)控，制備成具有分子篩性能，孔徑均勻分布的活性炭，對空氣中的氧氣進行分離富集已在國外商業(yè)化中應(yīng)用[54]。

2.1.6 氫氣/甲烷的儲存 含能物質(zhì)(如氫氣、天然氣)的有效儲存作為一種新型的節(jié)能技術(shù)而受到科技工作者的高度關(guān)注。在航天領(lǐng)域中應(yīng)用的氫，都是在高壓下液化儲存的，不僅費用昂貴，而且非常不安全，因此研制在常溫和較低壓力下，方便、高效地儲存和釋放氫能的材料一直是科研人員追求的目標。近年來，國內(nèi)外學者開發(fā)了比表面積超大(3 500 m2/g)，孔徑小且分布均勻的超級活性炭作為儲存燃料氣體的載體，常溫和4 MPa條件下可儲存2%；而在77 K低溫條件下，采用3 MPa就可吸氫5%。目前儲氫炭材料主要有單壁納米碳管(SWNT)、多壁納米碳管(NWNT)、碳納米纖維(CNF)、碳納米石墨、高比表面積活性炭、活性炭纖維(ACF)和納米石墨等。與上述儲氫材料相比，超級活性炭的優(yōu)點是儲氫量高、經(jīng)濟、解吸快、循環(huán)使用壽命長和易產(chǎn)業(yè)化，從而成為很具潛力的儲氫方法。

2.2 液相吸附應(yīng)用

活性炭液相吸附的應(yīng)用非常廣，包括制藥、化工、環(huán)保和食品等。美國環(huán)保署制定的飲用水有機污染指標中，活性炭是其中64項指標中的51項污染物的最有效技術(shù)[55]。因此，水處理是活性炭應(yīng)用最為廣泛的市場，將是21世紀活性炭應(yīng)用增長最快的領(lǐng)域。

2.2.1 移動式水處理系統(tǒng) 水處理用活性炭的發(fā)展方向是小型化和便捷化。Calgon公司開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)緊湊的處理設(shè)備(Cyclesorb & reg HP)，內(nèi)裝近1 t顆?；钚蕴?，對水的處理流量達0.27 m3/min，使用完畢后用戶還可將該設(shè)備運回Calgon公司，以方便活性炭的再生。

2.2.2 重油的脫色除臭 氧化變色的重油和柴油經(jīng)活性炭脫色處理后，燃油的色度降到3.5以內(nèi)，符合國家標準。含硫超標的汽油一般具有惡臭，通過活性炭處理脫臭后，含硫量亦可達到國家標準?；钚蕴枯d重油脫色除臭中需面對的主要問題是重油的黏度太大，不利于活性炭的脫色和除臭。

2.2.3 金屬離子的吸附 目前國際市場上暢銷的活性炭產(chǎn)品是用于重金屬回收的活性炭，這類活性炭的售價往往較高[56]。Norit公司開發(fā)的重金屬吸附專用活性炭可以選擇性地吸附重金屬離子，且吸附率高達85%，該產(chǎn)品的特點是微孔發(fā)達、強度高、堆積密度高和吸附/脫附速度快。通過重金屬回收用活性炭，可以對海水中的稀有金屬和重金屬進行回收，具有非?？捎^的經(jīng)濟效益。

2.2.4 制藥過程選擇性吸附 活性炭在制藥行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，無論是在生物制劑、化學合成藥、激素、維生素，還是針劑、大輸液等，都需使用活性炭作為吸附劑或催化劑載體。對于維生素而言，活性炭起到了選擇性吸附作用，可將維生素A從胡蘿卜素中分離，也能將維生素A和維生素D分離，也可將乳清中的維生素G吸附聚集從而用熱水洗滌出來。活性炭也可使維生素C進行脫色后結(jié)晶，避免維生素C被氧化轉(zhuǎn)化為去氫抗壞血酸?；钚蕴恳部晌揭葝u素、腎上腺皮質(zhì)激素及垂體后葉催產(chǎn)激素等激素，然后將活性炭吸附的活性成分過濾再提取。

2.2.5 臨床醫(yī)療

2.2.5.1 口服緊急解毒藥 活性炭可以用于胃腸道疾病的治療和解毒，使用過程具有簡單便利、便宜和見效快等優(yōu)點，尤其是在不知道是何種毒物中毒時，活性炭口服解毒法所起到的作用是其他藥物所無法代替的；其次活性炭也可起到治療酒醉、食物中毒等急性臨床治療作用[57]。日本通過給有肝臟和腎臟障礙的實驗犬服用球狀活性炭試制的吸附材料AST-120 (直徑0.2～0.3 mm)，成功延長了壽命；口服活性炭在芬蘭是甲醇和乙醇中毒患者的首選治療方法，治療效果顯著；而在中國香港，活性炭也是中毒患者急診治療的首選；俄羅斯針對兒童腹瀉、中毒等癥狀也已允許口服活性炭來進行臨床治療[58]。隨著時代的發(fā)展，活性炭臨床藥品有望成為保健和排毒治療的常規(guī)藥品，有著廣闊的市場應(yīng)用前景。

2.2.5.2 凈化血液 目前，血液凈化是活性炭作為吸附劑在醫(yī)學上的典型應(yīng)用之一，包括血液灌流、血液透析等。血液灌流活性炭與血細胞直接接觸，必須應(yīng)用具有生物相容性的親水凝膠、高分子材料包覆活性炭，通常采用球狀活性炭通過吸附引起腎臟障礙的物質(zhì)將其從體內(nèi)清除，減少體內(nèi)毒物的累積，已通過臨床試驗。血液透析又稱人工腎，是根據(jù)膜平衡原理，將患者血液通過一種有許多小孔的薄膜選擇性地通過補充體內(nèi)所需物質(zhì)，達到清除體內(nèi)有害物質(zhì)的目的，但是對于血液中分子物質(zhì)的去除效果較差，而活性炭由于其優(yōu)良的吸附性能，不溶于透析液，不會透過透析膜，因此它是透析液再生的一種吸附劑，可減少透析液的使用量。

2.2.5.3 治療癌癥 在美國，活性炭已應(yīng)用于乳腺癌、胃癌、食道癌及直腸癌等惡性腫瘤的手術(shù)和介入治療中。應(yīng)用活性炭吸附不同的抗癌藥物，選擇性的在癌細胞存在部位讓高濃度的抗癌藥劑長時間地分布，而在其他健康的部位，盡可能不讓抗癌藥劑分布。由于藥物吸收在活性炭中，有利于附著于癌組織表面發(fā)揮療效，從而比使用藥物的水溶液對人體全身的副作用要小[59]。活性炭具有優(yōu)良吸附性能的同時還對淋巴系統(tǒng)具有特異趨向性，因此可將淋巴結(jié)染黑，從而指導(dǎo)淋巴結(jié)的清除[60-61]。此外，活性炭吸附的抗癌藥物在淋巴結(jié)富集后還可以通過功能性緩釋以維持藥物在該部位的較高濃度。目前癌癥治療用活性炭的研究重點主要分為兩個方面：一是活性炭顆粒直徑的調(diào)控，以使其更適應(yīng)淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)運的要求；二是針對腫瘤種類的不同選擇活性炭吸附的抗癌藥物的劑型和劑量，以減少并發(fā)癥，抑制淋巴癌轉(zhuǎn)移，為腫瘤的治療開辟新領(lǐng)域[62]。

2.2.6 生物活性炭 生物活性炭是指在活性炭的孔內(nèi)使微生物繁殖，具有好氧生物活性的一種新型水凈化用炭材料。國內(nèi)外研究和實際應(yīng)用表明，在對飲用水的深度處理中，生物活性炭對水中化學需氧量(COD)、濁度、色度有很好的去除作用，已在許多國家成功地應(yīng)用于飲用水的處理、污水處理、臭氧-生物活性炭工藝等，并且可通過微生物和加熱兩種手段再生[63]。生物活性炭至今仍處于研究中，主要是應(yīng)用技術(shù)和工程化開發(fā)。生物活性炭利用了吸附富集和生物降解的協(xié)同作用，可作為高度凈水處理方法，今后將得到普及。

2.3 作為催化劑載體的應(yīng)用

作為催化劑的金屬或金屬氧化物是因具備活性中心才有催化活性，而結(jié)晶缺陷又是活化中心能夠存在的主要原因。石墨化炭和無定形炭是活性炭晶型的組成部分，因為具有不飽和鍵，所以表現(xiàn)出類似結(jié)晶缺陷的功能。活性炭因為結(jié)晶缺陷的存在而被作為催化劑廣泛應(yīng)用，尤其是在煙道氣脫硫、光氣氧化、氯化二氰的合成以及臭氧分解及電池中氧的去極化等氧化還原反應(yīng)中更是如此。同時，因為具有大的內(nèi)表面積，活性炭還是理想的催化劑載體，尤其是在光催化劑負載領(lǐng)域，通過活性炭負載光催化劑并將之用于有機廢氣的降解將是今后發(fā)展的重要方向。

2.3.1 負載TiO2光催化是目前環(huán)境污染控制治理領(lǐng)域的熱點。在眾多光催化劑中，相比其它金屬氧化物和硫化物類半導(dǎo)體，TiO2因為具有優(yōu)異的光催化活性和穩(wěn)定性，較低的毒性和價格等優(yōu)點而得到了更深入的研究和更廣泛的關(guān)注[64-67]，在工業(yè)印染廢水、工業(yè)有機廢氣凈化等領(lǐng)域已成功應(yīng)用。

2.3.2 負載MnO2MnO2作為一種半導(dǎo)體類光催化劑，在室內(nèi)揮發(fā)性有機物(VOCs)的去除應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。日本企業(yè)將MnO2和粉狀活性炭混合后添加到玻璃纖維中用于室內(nèi)甲醛的去除，得到了比較理想的結(jié)果，與未使用該材料的室內(nèi)空氣對比，使用該材料的室內(nèi)空氣中甲醛的含量明顯降低[68-69]。

2.3.3 負載ZnO 納米ZnO是另外一種半導(dǎo)體類光催化劑，其作為光催化劑時，可將VOCs類污染物逐步氧化為醇、醛和酸，進而實現(xiàn)污染物的降解[70-71]。對比研究光照和無光照條件下，甲苯蒸氣以勻速通過活性炭負載的氧化鋅光催化劑材料后的甲苯穿透率，結(jié)果表明，在不光照條件下，甲苯的平均穿透率約為95.3%，而光照條件下甲苯的穿透率為81.7%[72]，說明活性炭負載的氧化鋅光催化材料具備一定的光催化性能。

2.4 作為儲能材料的應(yīng)用

活性炭在電池和電能貯存方面的應(yīng)用歷史悠久，早在19世紀初(1802年)，碳材料就成為電池的電極材料，1930年活性炭電極電池就已制作完成，活性炭電極被應(yīng)用于雙電層電容器、活性炭-空氣電池、鋰離子二次電池等。

2.4.1 雙電層電容器電極 雙電層電容器電極具有體積小、質(zhì)量輕、單位質(zhì)量(或體積)能量密度大、充電快、無污染等優(yōu)越性能，在電力、汽車、鐵路、通訊等領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿??；钚蕴烤哂斜缺砻娣e和比電容大、孔徑分布窄、化學穩(wěn)定性和導(dǎo)電性好等優(yōu)點，是制備雙電層電容器電極的最佳材料。作雙電層電容器的電極材料時，活性炭的中孔和孔徑較大的微孔才是形成雙電層作用的主要部分，所以有必要采取合適的工藝來調(diào)控高比表面積活性炭的孔結(jié)構(gòu)，使其孔徑分布主要集中在直徑較小的中孔和直徑較大的微孔范圍內(nèi)，以形成更大的雙電層。

2.4.2 空氣-鋅電池 空氣-鋅電池的負極用鋅，正極用空氣中的氧氣?；钚蕴孔鳛榭諝怆姵氐恼龢O材料，負責將空氣吸取到電池體系內(nèi)。在活性炭上添加二氧化錳、鉛、銀等催化劑，可以促進氧氣的活化與擴散，提高電池的能量密度，并長期保持高的電壓。該類活性炭要求導(dǎo)電性好、比表面積大、填充密度高、孔徑分布集中，化學穩(wěn)定性好。

2.4.3 鋰離子電池 鋰離子電池通過使用活性炭作為負極材料，代替充電反應(yīng)方面還存在問題的金屬鋰負極，保留了一次鋰電池能量密度大、電壓高的優(yōu)點，同時極大的提高了循環(huán)使用壽命和安全性能，形成了性能優(yōu)良的二次鋰電池。通過調(diào)控高比表面積活性炭(>3 000 m2/g)的孔徑分布，提高對鋰離子的表面吸附性能，從而獲得很高的能量密度，并且大大提高充放電速率，有望開發(fā)出更高能量密度的鋰離子電池。

3 我國活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題及對策

3.1 面臨的問題

我國已是世界活性炭生產(chǎn)量和出口量第一大國，活性炭產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的三分之一，但是與發(fā)達國家相比，在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和自動化程度都存在一定的差距。

3.1.1 基礎(chǔ)理論研究不足，亟待加強制備和應(yīng)用機理研究 活性炭作為吸附材料已獲得廣泛的應(yīng)用，但是關(guān)于其活化反應(yīng)機理和孔隙形成規(guī)律還不清楚，表面化學基團、顆粒度和表面電位等對吸附效能的影響研究較少，導(dǎo)致活性炭定向制備效果差，選擇性吸附能力較低等問題。

3.1.2 核心知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)缺乏，關(guān)鍵裝備技術(shù)滯后 活性炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈長，我國活性炭單項研究多，通用型活性炭產(chǎn)品加工技術(shù)相對具有較好的基礎(chǔ)，但催化劑載體炭、儲能炭、醫(yī)藥用炭、高強度顆粒炭等高附加值產(chǎn)品仍依賴進口，應(yīng)用技術(shù)及成套裝置加工水平滯后。

3.1.3 產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱，尚未形成有效產(chǎn)業(yè)鏈 活性炭產(chǎn)品種類多，但是產(chǎn)業(yè)技術(shù)單一、小企業(yè)多、分布散，未能形成規(guī)模優(yōu)勢，競爭力較差。木屑(精煤)原料供給、自動化裝備加工、應(yīng)用技術(shù)研發(fā)平臺、廢炭再生產(chǎn)業(yè)技術(shù)等缺乏協(xié)調(diào)推進。

3.1.4 技術(shù)標準缺乏，標準國際化不足 活性炭雖屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過了50多年發(fā)展仍沒有其它產(chǎn)品可替代。但是，我國很多活性炭產(chǎn)品的標準尚未制定，導(dǎo)致活性炭生產(chǎn)行業(yè)魚龍混雜，亟需加快產(chǎn)業(yè)標準體系的建立。同時，我國活性炭標準國際化進程緩慢，導(dǎo)致在國際貿(mào)易中話語權(quán)不足，利潤流失。應(yīng)當鼓勵活性炭企業(yè)建立高于國家標準的企業(yè)標準，推動與主要活性炭貿(mào)易國的標準互認，推進優(yōu)勢標準的國際化，增強國際話語權(quán)。

3.2 發(fā)展的對策

活性炭產(chǎn)業(yè)從國外直接引進技術(shù)和設(shè)備比較困難，所以只有堅持自主、自我創(chuàng)新才是唯一出路。在宏觀經(jīng)濟環(huán)境不明朗，整體外圍經(jīng)濟平淡的大環(huán)境下，要加強與科研院所的緊密協(xié)作，遵循市場規(guī)律，堅持市場為導(dǎo)向，加快產(chǎn)業(yè)智能化升級，創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品。同時，企業(yè)應(yīng)當根據(jù)自身技術(shù)水平，裝備條件，產(chǎn)品特征，面對未來市場需求，做出合理規(guī)劃，在傳統(tǒng)經(jīng)濟向創(chuàng)新經(jīng)濟發(fā)展的調(diào)整期處于有利的市場地位。

3.2.1 采用機械替代手工，提高生產(chǎn)效率 傳統(tǒng)活性炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)工序多，勞動強度大，用工成本占總成本比例很大，必須要改造傳統(tǒng)的加工工藝，通過生產(chǎn)過程的自動化或分段自動化來降低用工成本。一方面，可以改變工藝，使加工過程更簡單，便于機械化改造;另一方面，也可以不改變原有工藝，應(yīng)用信息技術(shù)和先進制造技術(shù)，加快生產(chǎn)線自動化、機械化改造，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級。

3.2.2 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟效益 企業(yè)應(yīng)當梳理自身優(yōu)勢和不足，做出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃。前景好、附加值高、在行業(yè)中具有一定競爭力的產(chǎn)品，應(yīng)繼續(xù)維持生產(chǎn)，并加大自動化設(shè)備投入，提高生產(chǎn)效率；產(chǎn)品前景一般，同類產(chǎn)品競爭激烈，實現(xiàn)自動化、機械化生產(chǎn)較難的產(chǎn)品，要堅決淘汰；通過新技術(shù)、新方法的逐步推廣和應(yīng)用，實現(xiàn)原料利用效率的提高和生產(chǎn)過程的清潔化，能源利用的循環(huán)化。

3.2.3 針對市場需求，開發(fā)具有應(yīng)用前景的產(chǎn)品 企業(yè)家和科研人員應(yīng)當把活性炭看成一種多功能新材料，跳出傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，制定合理的企業(yè)近期和中期發(fā)展規(guī)劃，逐步走出經(jīng)營困境?？深A(yù)見的未來數(shù)十年，活性炭行業(yè)在中國的發(fā)展前景仍十分廣闊?；钚蕴吭趥鹘y(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮重要作用的同時，人們已將其與許多新技術(shù)如新能源、膜分離、臨床醫(yī)療、分析傳感器、化工分離等聯(lián)系起來，這些新的應(yīng)用領(lǐng)域的開拓使活性炭產(chǎn)品煥發(fā)了新的活力。當然，新的應(yīng)用也對活性炭的研制提出了新的要求，根據(jù)應(yīng)用的要求對活性炭進行有針對性的研制和改性將成為活性炭研究的重要方向之一。

4 展 望

21世紀，全球活性炭行業(yè)仍然具有廣闊的發(fā)展前景?；钚蕴康难兄茟?yīng)著眼于拓展應(yīng)用領(lǐng)域，因此，有針對性地研制具有特殊吸附性能的活性炭新品種、根據(jù)吸附質(zhì)的特征選擇合適的活性炭及低成本制備方法、開發(fā)廢活性炭清潔再生工藝設(shè)備以達到循環(huán)利用等均是重要的研究方向。今后，活性炭產(chǎn)業(yè)必須步入經(jīng)濟、環(huán)境、社會“三贏”的可持續(xù)發(fā)展之路，在進行活性炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時，加快活性炭企業(yè)向高科技、規(guī)?；?、自動化和符合環(huán)保要求的方向發(fā)展，提高企業(yè)的技術(shù)水平，爭取再形成若干優(yōu)勢互補、內(nèi)外結(jié)合、增值率高、創(chuàng)新能力強的活性炭經(jīng)濟增長點和產(chǎn)業(yè)群。

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Review on Preparation Technology of Activated Carbon and Its Application

JIANG Jianchun, SUN Kang

(Institute of Chemical Industry of Forest Products，CAF；National Engineering Lab.for Biomass Chemical Utilization；Key and Open Lab.of Forest Chemical Engineering，SAF；Key Lab.of Biomass Energy and Material，Jiangsu Province， Nanjing 210042， China)

The domestic and international research progress of activated carbon production and application status in recent twenty years were reviewed. The development of chemical activation and physical activation of activated carbon were summarized, and the latest breakthrough on the integrated production process of physical and chemical activation was introduced. The pollution-free, low consumption and pretreatment production technology of activated carbon industrial production and the regeneration production technology of adsorption-saturated activated carbon were briefly described. Meanwhile, the research progresses of its application on gas adsorption, liquid adsorption and catalyst carrier were discussed, too. The existing problems of production and application technology of activated carbon were put forward, the development of activated carbon industry outlet and solutions were clarified, and the future research directions of activated carbon were further pointed out.

activated carbon;production;application;researching progress

10.3969/j.issn.0253-2417.2017.01.001

2016- 09-21

“十二五”國家科技支撐計劃資助項目(2015BAD14B06)；國家自然科學基金資助項目(31400510)

蔣劍春(1955— )，男，江蘇溧陽人，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，研究領(lǐng)域為林產(chǎn)化學加工及生物質(zhì)能源開發(fā)技術(shù)。

TQ424

A

0253-2417(2017)01- 0001-13

蔣劍春，孫康.活性炭制備技術(shù)及應(yīng)用研究綜述[J].林產(chǎn)化學與工業(yè)，2017，37(1)：1-13.