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活性炭工业与环保产业

  领域的污水处理、有机废气治理和脱硫脱硝除臭等方面的应用与日俱增。环保产业是活性炭工业的一个重要市场。活性炭工业要研制开发环保产业需要的活性炭新产品,为环保产业的发展服务。
  
  活性炭具有发达的孔隙结构,是优良的吸附剂和催化剂载体,广泛应用于化工、冶金、石化、医药、食品、轻工、兵工等领域。近年来,特别是在环境保护领域活性炭发挥了越来越大的作用。
  
  其典型应用有:有机溶剂回收、脱硫脱硝、有机蒸气的吸附浓缩及催化燃烧、污水处理和深度净化等。因此,活性炭是气相和水相污染治理的重要净化材料,环保产业是活性炭工业的一个重要市场和服务对象。活性炭工业要研制开发环保产业需要的活性炭新产品,推动环保产业产品的升级换代,为环境保护事业作出应有的贡献。
  
  我国解放前活性炭年产量仅30吨,解放后逐步建立和发展了活性炭工业。特别是80年代以来,活性炭愈来愈受到人们的重视,生产得到蓬勃发展,用途日益扩大。经过几十年的努力,全国活性炭厂家己发展到近400家,遍布全国二十几个省市自治区;总产量已由80年代初的1万多吨提篼到1999年的10多万吨。在产品结构方面,70年代我国木质炭占80%,到90年代降到占60%;而煤质炭、颗粒炭的产量上升到占40%.在用途方面,70年代前多集中在制糖、制药和味精工业;80年代以来,已扩展到水处理、脱硫以及有机废气治理等环境保护领域。我国活性炭工业呈现出如下特点:1在活性炭工业的布局方面,煤质活性炭主要集中在山西和宁夏地区;果壳炭生产以河北地区为主;木质炭生产集中分布于福建、江西和浙江南部地区。
  
  1在活性炭市场方面,国内和国际市场大约各占一半,外贸出口主要是煤质炭和木质粉状炭,果壳炭出口很少。
  
  药、食品等行业的精制过程。
  
  发达国家活性炭使用量的60%以上用于环境保护。以丨992年为例,美国年用量12万吨,其中,用于水处理的占39.2%,用于废气处理占20%以上:日本1992年活性炭用量8.2万吨,用于水处理的占43.6%,用于气体吸附占25%.我国用于环境保护的活性炭相对较少,而我国环境保护的形势又相当严峻,如何围绕环境保护开拓活性炭的应用,特别是廉价活性炭的制备和应用是活性炭工业义不容辞的责任。
  
  二、面向环保产业开发活性炭新产品活性炭在环境保护领域中的应用主要集中在水处理和气体吸附,存在的主要问题是:品种少、针对性不够、再生困难和价格偏高。因此,今后要大力发各种净水炭和气相吸附炭,以满足环保产业不断发展的需要。
  
  水处理活性炭活性炭对废水中的BOD、COD、有机氯、有机汞、铬、酚、氰以及绝大多数有机物均有突出的去除能力,将其用于造纸、纺织、印染、制糖、酿造、制药、制革、炼焦、农药、有机合成、石油化工、高分子合成、电镀等行业的废水处理都是很有效的,还适用于给水(饮用水、高纯水、无离子水、锅炉用水)的净化。然而,影响水处理的因素很多,就活性炭本身而言,主要因素是孔隙结构和表面基团。我国学者蒋仁甫等对水处理用活性炭的有效孔隙进行了探讨,指出。只有当孔隙直径/吸附质分子直径> 1.7的孔隙容积才是有效的,最高利用率发生在1.7<孔隙直径/吸附质分子直径<3的范围内。随着D/d值的增大,孔容利用率降低。同时,还要根据再生方法的不同来选择孔隙直径,如果选择升脱附(如溶剂回收)或加热再生(如被吸附物质遇热易分解),选择D/d=36比较合适;如果采用化学再生工艺,且吸附质因再生药剂的作用被分解为更小的尺寸,很难被活性炭吸附的物质时,D/d可选择在1.73的范围内。
  
  活性炭的吸附特性不但决定于它的孔隙结构,而且决定于它的化学组成。活性炭中含有两种类型的杂质。一种是以化学结合的元素为代表,首先是氧和氢。另-类杂质是灰份,这是产品的非有机部分。灰份含量是活性炭的一项重要技术指标。表面含氧基团有:羰基、羧基、酚基、内酯和醌。这两类杂质的含量和种类取决于原料来源、制造工艺和表面改性。活性炭行业要根据污水处理对象开发具有不同表面性质的活性炭产品,以满足环保市场的需要。
  
  气相吸附活性炭气相吸附活性炭包括脱硫炭、溶剂回收炭、脱臭炭、臭氧净化炭、汽油回收炭等。对这类活性炭产品的要求是吸附容量大、吸水性弱、可再生性好、价格低廉。
  
  脱硫炭目前,湖北省化学研究所研制开发成功系列活性炭精脱硫剂,己在全国21个省市100多家企业应用,与普通活性炭相比具有脱硫精度高、反应速度快、可脱部分有机硫的特点。最近,山西省新华化工厂开发成功大颗粒脱硫炭,1999年远销日本近2000吨用于火力发电厂烟道尾气脱硫,深受外商青睐。唐山化学厂发了新的脱除H2S浸溃炭,用于防毒滤器及滤毒罐中。今后,大力开发高效、价廉、耐用的脱硫炭仍是活性炭工业的一项重要任务。
  
  溶剂回收炭溶剂回收炭主要是气相吸附炭。气相吸附是物理吸附,要求活性炭有发达的微孔。要提高其再生性能,加强再生方法、工艺、设备和控制技术的研究开发。目前,己开发成功采用活性炭纤维的自动化程度很高的有机溶剂回收装置,广泛应用于电子元件清洗工艺流程中三氯乙烯等有机溶剂的回收,收到很好的效果,取得良好的经济和环境效益。今后要开发脱除高分子化合物的预处理工艺,以满足在喷漆、彩印、制鞋等行业治理有机废气的需要,解决高聚物气溶胶冷凝堵塞吸附器的问题。
  
  脱臭活性炭材料近年来,随着冰箱、电脑、空调等电器和电子产品大量进入家庭和办公室,加上房间密闭和装饰材料的大量使用,居室和办公室受到臭氧、-氧化炭、二氧化炭、三苯、甲醛和各种异味等的污染。因此,各种室内空气净化器逐步开发出来推向市场。四川省林科院用活性炭、催化材料及粘结剂等制成臭氧净化板,用于复印机国产化配件上,臭氧净化效率达98. 81%.目前,用于室内空气净k器的各种活性炭制品有:活性炭纤维毡、含炭绒布、含炭过滤纸、含炭泡沫塑料等。今后,要开发效、低阻、易再生的除臭净化器使用的含炭复合材料。
  
  三、活性炭工业的可持续发展活性炭工业的主要原材料是:优质无烟煤、木材、石油沥青和农副产品。其中,煤和沥青是小可再生的资源,木材的更新周期岜比较长。农副产品和竹子是更新周期比较短的资源。活性炭工业要走出条耗能低、效益高、污染少的可持续发展的路子。为此,必须大力进行技术创新,开辟新的原料路线,发新工艺和增强自身的环保意识。
  
  (丨)进步扩大国内市场需求活性炭的国内销售额只占生产量的半,近几年活性炭的发展依赖国际市场的拉动。例如,据中国海关统计,1994年全国山口活性炭为3. 6万吨,1995年山U 5.3万吨,平均出U价689美元/吨。我国活性炭出口存在的主要问题是多久经营、价格偏低。根据有关资料,我国活性炭出口价只相当于国际市场价的丨/21/3.1997年亚洲金融风暴也对活性炭行业造成很大的冲击。1999年随着扩大内需方针初见成效,活性炭行业也出现了生产发展、销售旺盛的局面。内需的主要行业是环保产业,活性炭行业要主动适应环保产业市场,开发环保产业急需的活性炭产品及制品。
  
  (2>加强活性炭行业的宏观调控我国活性炭企业分布在军工、煤炭、林业、冶金和建材等行业,国有、集体、民营等多种经济成分共存,尚无全国性的行业协会,缺乏行业管理和宏观调控。活性炭的出口由于多头经营,缺乏宏观管理,造成无序竞争、竟相压价。这种局面严重影响了我国活性炭工业的健康发展和国际竞争力。建议各级综合经济部门加强协调,成立相关的行业组织,谋划我国活性炭工业的发展规划,特别是加强与环境保护产业的结合。
  
  拓展活性炭治理污染技术研究据报道,世界给用水源污染物达到两千多种,其中饮用水内有机污染物超过700种。用活性炭对污染物进行深度净化和对工业废水处理仍是重要的研究课铨。同时,要注意与其它水处理技术相结合,进行技术的优化组合。例如,活性炭与曝气、生物处理技术、臭氧氧化、电化学氧化还原等配合使用。要推动高孔容微孔活性炭的研制开发,进行天然气和笔气等清洁燃料的吸附Pt存技术研究,以减少汽车废气排放。要加大中孔活性炭开发的攻关力度,为污水治理提供更好的活性炭品种。饱和活性炭能否再生是制约其在水处理中广泛应用的关键问题,因此应大力开展饱和活性炭再生技术的研究,争取实现重大技术突破,并形成具有自主知识产权的工艺技术和设备。
  
  我们相信,通过环保产业和活性炭行业的广大科技工作者的共同努力,一定能实现活性炭技术与环保产业的有机结合,推动环保技术的创新。
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