活性炭的發(fā)展趨勢

簡介：活性炭又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的無定形炭，也有規(guī)則排列的晶炭。活性炭早在***次世界***戰(zhàn)時就出現(xiàn)了，當(dāng)時它已經(jīng)是一種活性炭的抗病毒表面。20世紀(jì)中葉，活性炭的應(yīng)用不斷擴***，被譽為“通用吸附劑”／活性炭又稱為活性炭黑。它是黑色粉末或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的非晶碳，也是排列規(guī)則的晶碳?；钚蕴吭缭?**次世界***戰(zhàn)之中就出現(xiàn)了。當(dāng)時，活性炭防毒面具出現(xiàn)了。在防毒面具應(yīng)用的推動之下，活性炭的歷史進入了***二階段?；钚蕴渴袌霾粩鄶U***?；钚蕴课皆O(shè)備和有機廢氣處理催化功能在煉油、回收、合成等多個行業(yè)的應(yīng)用相繼發(fā)展，美***等行業(yè)的活性炭廠也不斷開放。20世紀(jì)中葉，活性炭被譽為“通用吸附劑”。

活性炭活性炭是一種孔結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積***、吸附能力強的吸附劑。自20世紀(jì)末***項活性炭專利公布以后，世界各***在制備技術(shù)、應(yīng)用***域、原料開發(fā)、品種開發(fā)、孔結(jié)構(gòu)研究和吸附理論等方面都取得了巨***成就，并正在向縱深發(fā)展。我***木質(zhì)活性炭工業(yè)主要有兩種生產(chǎn)方法：一種是以木柴為主要原料，將貝殼炭化成木炭或貝殼炭的物理生產(chǎn)工藝；另一種是以鋸末為主要原料的化學(xué)生產(chǎn)工藝。中***的木質(zhì)活性炭行業(yè)經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，***別是改革開放的20年，取得了令人矚目的成就。生產(chǎn)方式由簡單的板爐、局部法陰燃爐發(fā)展到旋轉(zhuǎn)爐、沸騰爐、紙片爐、管式爐等多種生產(chǎn)爐型和生產(chǎn)工藝，產(chǎn)量由1949年的幾十噸增加到2003年的20多萬噸；目前品種由幾十個發(fā)展到幾十個，出口量由2003年的一個也沒有增加到15萬噸超過，居世界***位：從解放初期的幾家小廠家到現(xiàn)在，已有四五百家工廠，覆蓋20多個省，中***的城市和自治區(qū)。我***已成為活性炭生產(chǎn)******。但與發(fā)達***家相比，我***活性炭產(chǎn)業(yè)仍存在較***差距，主要體現(xiàn)在下列幾個方面：1.1企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)設(shè)備落后，勞動生產(chǎn)率低，市場競爭力弱

雖然中***的活性炭產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界之上***的生產(chǎn)和出口***，但還不是一個活性炭******。我***木質(zhì)活性炭廠90%是小企業(yè)，年產(chǎn)量數(shù)百噸至數(shù)千噸。雖然目前我***有***、小企業(yè)約4500家，活性炭企業(yè)約4500家，但年生產(chǎn)能力1萬噸的企業(yè)寥寥無幾。但我***木材活性炭企業(yè)***多位于林區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，規(guī)模較小。生產(chǎn)設(shè)備不先進，更新困難。主要設(shè)備相同，勞動生產(chǎn)率一般幾十噸人年或更低。但在美***、日本等***外，活性炭的生產(chǎn)主要集中在萬噸超過的***型企業(yè)。這些***型企業(yè)不僅產(chǎn)量***，生產(chǎn)設(shè)備先進，而且實現(xiàn)了生產(chǎn)線的全面自動化和計算機管理控制，勞動生產(chǎn)率很高，達到幾百噸人年。

1.2森林資源浪費和環(huán)境污染嚴(yán)重

。近幾年來，福建、江西和其他林區(qū)的整個山林被承包或出租給個人。為了獲得更多的利潤，個體企業(yè)家不顧森林保護和生態(tài)環(huán)境保護，只顧眼前利益，砍樹燒炭的活性炭是由當(dāng)?shù)卣羝罨a(chǎn)的（一般來說，用物理活化法生產(chǎn)活性炭需要15-20噸噸，在這些地區(qū)造成了森林破壞和水土流失，一些從未經(jīng)歷過洪水的地區(qū)也經(jīng)歷了前所未有的洪水。但是，利用鋸末通過化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的企業(yè)***多是當(dāng)?shù)匕鍫t，既沒有廢氣回收裝置，也沒有廢水處理設(shè)備（一般一噸化學(xué)炭成品需要0.3-0.5噸化學(xué)活化劑和0.5-1.0噸工業(yè)鹽酸）。由于酸和水的高溫活化和之后處理，在生產(chǎn)過程之中產(chǎn)生***量的酸廢氣和廢水，將給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來非常嚴(yán)重的污染。可以說，我***化學(xué)活性炭以犧牲重環(huán)境為代價，取得的經(jīng)濟效益微乎其微。近年來，雖然一些廠家在環(huán)境污染治理方面做了***量工作，但由于資金、技術(shù)、設(shè)備等原因，一直沒有得到根本性的治理。

1.3管理混亂

中***有上百家******小小的木質(zhì)活性炭企業(yè)。無論在生產(chǎn)經(jīng)營、對外貿(mào)易等方面，都是政治性的、***立的、無序的管理。雖然***多數(shù)企業(yè)都是林業(yè)系統(tǒng)管理，但其中很多都歸鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營企業(yè)、城建、輕工、化工等部門管轄。在經(jīng)營過程之中（***別是外貿(mào)出口），存在多種經(jīng)營方式，競相降價，造成惡性競爭。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我***活性炭出口價格僅為***際市場價格的12~13，甚至更低。盡管如此，由于長期以來缺乏宏觀管理，以有競爭力的價格競爭外商的現(xiàn)象仍然普遍存在。這種無序局面導(dǎo)致外商進一步降價，有時會引起外貿(mào)協(xié)會或行業(yè)部門的反傾銷。但在中***卻沒有回應(yīng)，這嚴(yán)重影響了中***活性炭對外貿(mào)易的競爭力和***家的商業(yè)信譽。（1.4）中***木質(zhì)活性炭工業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，科研起步晚，科研經(jīng)費不足，科研力量分散，科技對生產(chǎn)力發(fā)展貢獻不***。

我***活性炭的科學(xué)研究始于之上世紀(jì)60年代，真正的工作始于文革結(jié)束之后的70年代下半葉。此后，許多科技工作者在活性炭的原料、制備、應(yīng)用、孔結(jié)構(gòu)和吸附理論等方面做了***量工作，為我***活性炭工業(yè)的快速發(fā)展做出了巨***貢獻。目前，我***許多高校和科研機構(gòu)都參與到活性炭的科技工作之中，并取得了一些成績。但是，由于經(jīng)費和體制等方面的問題，***多數(shù)停留在“紙之上成績”之上，真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的很少。據(jù)各方了解和詢問，目前我***還沒有木質(zhì)活性炭的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝規(guī)范，存在生產(chǎn)工藝單一、產(chǎn)品品種少、應(yīng)用范圍窄、通用產(chǎn)品多、專用品種少等問題。近二十年用以，美***化學(xué)文摘每年發(fā)表的活性炭文摘超過500篇，其中50%超過是活性炭在水處理、廢氣處理等環(huán)境保護方面的應(yīng)用，一些***殊的碳和新的開發(fā)應(yīng)用也越來越受到重視。目前，美***和日本的活性炭品種有300-400多個，而我***只有50-60多個品種和品牌。

21世紀(jì)活性炭工業(yè)的發(fā)展趨勢

活性炭作為新材料和炭材料的一個重要分支，以其綜合***異的吸附性能和在幾乎所有***民經(jīng)濟部門的廣泛應(yīng)用，將在新世紀(jì)繼續(xù)顯示出旺盛的生命力，也將面臨更多的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

如上所述，與發(fā)達***家相比，我***活性炭產(chǎn)業(yè)還比較落后，***別是在應(yīng)用與發(fā)展、***種炭制造等方面。例如，從環(huán)境保護的角度來看，自之上世紀(jì)70年代以后，環(huán)保產(chǎn)業(yè)逐漸成為活性炭的主要消費市場。早在1994年，美***環(huán)境保護之中用于水處理和氣體處理的活性炭占當(dāng)年13萬噸總消耗量的66%；這兩項消耗量占當(dāng)年8.5萬噸總消耗量的75%。近十年用以，我***環(huán)境保護形勢日益嚴(yán)峻，水處理和氣體處理用活性炭應(yīng)用還不廣泛。據(jù)介紹，當(dāng)江蘇、浙江太湖流域水源地藻類較多時，采用具有一定焦糖脫色能力的***孔木粉炭（a法≥85%）和添加各種藻類的水源混凝沉淀法，可達到81%～98%的去除率。隨著2003年北京奧運會和2010年上海世博會的成功申辦，以及10到20年中***全面進入小康社會，我們可以有信心預(yù)測，只有在環(huán)保***域，活性炭的消費量才會成倍增長，初步預(yù)計，環(huán)保用碳消費量不低于10-20萬噸年。

此外，從傳統(tǒng)的活性炭市場來看，活性炭在液相脫色精制之中的應(yīng)用是制糖發(fā)酵工業(yè)之中***早的。我***每年生產(chǎn)糖類600多萬噸，到目前為止，活性炭還沒有用于脫色。當(dāng)***外制糖工業(yè)用活性炭占糖的0.3%～1.0%時，制糖工業(yè)用活性炭將占據(jù)2～6萬噸的市場份額。據(jù)介紹，改革開放20多年用以，我***糧食發(fā)酵等轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。淀粉糖由30萬噸年增加到200萬噸年，檸檬酸由25萬噸年增加到40萬噸年，味精產(chǎn)量2002年達到91萬噸，是10年后的3倍。活性炭在這些產(chǎn)品的生產(chǎn)和精制過程之中起著至關(guān)重要的作用，它們成倍增長，對活性炭的需求將成倍增長。據(jù)粗略統(tǒng)計，僅味精木炭年消費量就在3.5萬-4萬噸間。此外，山梨酸、檸檬酸、醫(yī)藥中間體、食品添加劑、染料中間體等木質(zhì)活性炭年消費量約為3-3.5萬噸。

雖然活性炭是一種歷史悠久的產(chǎn)品，但作為一種現(xiàn)代工業(yè)，它在我***還是一種新興產(chǎn)業(yè)。它之所以能永垂不朽，是因為它仍然具有蓬勃的發(fā)展勢頭和生命力，這與它的不斷應(yīng)用有關(guān)。它不僅在傳統(tǒng)的制糖、發(fā)酵、制藥、食品、輕工、醫(yī)藥、冶金、化工、軍工等***域得到了廣泛的應(yīng)用，在環(huán)保、水凈化、空分等***域也有了更廣泛的新應(yīng)用，電子信息、原子能與生物工程、納米材料、高能電極材料、高效催化劑載體等與人類生活環(huán)境密切相關(guān)的高新技術(shù)***域。因此，可以預(yù)見，在未來幾十年我***全面建設(shè)小康社會的進程之中，活性炭產(chǎn)業(yè)方興未艾，并將繼續(xù)發(fā)展。預(yù)計10年左右，我***活性炭年產(chǎn)量將達到20-30萬噸，在***民經(jīng)濟發(fā)展之中的地位將日益顯示出不可替代的一邊。屆時，中***將成為名副其實的活性炭生產(chǎn)、消費和出口***。

活性炭的發(fā)展趨勢

充分發(fā)揮活性炭行業(yè)協(xié)會的作用，加強行業(yè)協(xié)調(diào)和管理，加強企業(yè)棟的合作，逐步向企業(yè)集團轉(zhuǎn)型，建立和培育我******型活性炭企業(yè)集團，增強***際競爭力。

2003年12月，中***林產(chǎn)品工業(yè)協(xié)會活性炭分會經(jīng)中華人民共和***民政部正式批準(zhǔn)成立。目前，它是中******的活性炭產(chǎn)業(yè)組織。它是在自愿、平等、互利、互惠的原則之下，由跨地區(qū)、跨部門、跨所有制組成的全***性活性炭產(chǎn)業(yè)組織。希望通過各方的努力，建設(shè)活性炭企業(yè)之家，協(xié)助政府各部門積極做***活性炭企業(yè)的組織、協(xié)調(diào)、交流、指導(dǎo)等服務(wù)工作，使我***活性炭產(chǎn)業(yè)走上健康發(fā)展的道路有序的發(fā)展道路，對提升***際市場競爭力發(fā)揮更***作用，真正成為政府相關(guān)部門與行業(yè)企業(yè)間的橋梁和紐帶。（3.2）注重有效利用現(xiàn)有活性炭原料，積極尋找替代原材料，開發(fā)新資源事實上，有許多資源可用于活性炭的提取，如北方的竹木、南方的果殼、果核、木材加工殘渣、棉稈、稻殼、***質(zhì)煤、天然瀝青、炭黑、石油焦、石油瀝青等碳資源。開發(fā)活性炭資源有利于滿足不同的需求。例如，我***每年生產(chǎn)糠醛5萬多噸，每噸糠醛有10-12噸廢渣。廢渣制備的活性炭含硫量高，對煙氣脫硫效果***。例如，中溫煤焦切片還可以生產(chǎn)廉價的含碳吸附劑，用于含酚廢水的凈化；石化行業(yè)***量的廢石油焦也是活性炭的******原料，通過簡單的過熱蒸汽處理可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的純水碳。

3.3科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，***力倡導(dǎo)科技創(chuàng)新，組織開展化工生產(chǎn)污染治理和降耗工作，我******部分木質(zhì)活性炭廠由于規(guī)模小、資金缺乏、技術(shù)力量有限，未能從根本上解決污染控制問題。根據(jù)有關(guān)資料，可以從技術(shù)上實現(xiàn)化工生產(chǎn)之中的污染控制和降耗。如日本氯化鋅法生產(chǎn)的活性炭鋅耗幾乎為零，所用設(shè)備為回轉(zhuǎn)爐；美***磷酸法生產(chǎn)的活性炭酸耗小于0.2tt，所用爐型也為回轉(zhuǎn)爐。近年來，浙江、江蘇等一些活性炭企業(yè)采用了新型轉(zhuǎn)爐和煤氣回收裝置，******降低和改善了酸耗和煤氣污染。應(yīng)盡可能采用適當(dāng)?shù)幕钚蕴吭偕椒ǎ够钚蕴?ldquo;循環(huán)利用”，進一步節(jié)約資源，降低使用成本。建議有關(guān)部門加***科研投入，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，組織科研院所、高校和企業(yè)密切合作，吸收***外先進技術(shù)，開發(fā)具有重***經(jīng)濟效益和社會效益的科研項目社會效益，共同攻關(guān)，建立多個具有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有實際效益的示范廠，力爭在短時間之內(nèi)生產(chǎn)出化工產(chǎn)品，使活性炭廠的污染和消耗降低到一個較低的水平。