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活性炭工業與環保產業

  領域的污水處理、有機廢氣治理和脫硫脫硝除臭等方面的應用與日俱增。環保產業是活性炭工業的一個重要市場?;钚蕴抗I要研制開發環保產業需要的活性炭新產品,為環保產業的發展服務。
  
  活性炭具有發達的孔隙結構,是優良的吸附劑和催化劑載體,廣泛應用于化工、冶金、石化、醫藥、食品、輕工、兵工等領域。近年來,特別是在環境保護領域活性炭發揮了越來越大的作用。
  
  其典型應用有:有機溶劑回收、脫硫脫硝、有機蒸氣的吸附濃縮及催化燃燒、污水處理和深度凈化等。因此,活性炭是氣相和水相污染治理的重要凈化材料,環保產業是活性炭工業的一個重要市場和服務對象?;钚蕴抗I要研制開發環保產業需要的活性炭新產品,推動環保產業產品的升級換代,為環境保護事業作出應有的貢獻。
  
  我國解放前活性炭年產量僅30噸,解放后逐步建立和發展了活性炭工業。特別是80年代以來,活性炭愈來愈受到人們的重視,生產得到蓬勃發展,用途日益擴大。經過幾十年的努力,全國活性炭廠家己發展到近400家,遍布全國二十幾個省市自治區;總產量已由80年代初的1萬多噸提篼到1999年的10多萬噸。在產品結構方面,70年代我國木質炭占80%,到90年代降到占60%;而煤質炭、顆粒炭的產量上升到占40%.在用途方面,70年代前多集中在制糖、制藥和味精工業;80年代以來,已擴展到水處理、脫硫以及有機廢氣治理等環境保護領域。我國活性炭工業呈現出如下特點:1在活性炭工業的布局方面,煤質活性炭主要集中在山西和寧夏地區;果殼炭生產以河北地區為主;木質炭生產集中分布于福建、江西和浙江南部地區。
  
  1在活性炭市場方面,國內和國際市場大約各占一半,外貿出口主要是煤質炭和木質粉狀炭,果殼炭出口很少。
  
  藥、食品等行業的精制過程。
  
  發達國家活性炭使用量的60%以上用于環境保護。以丨992年為例,美國年用量12萬噸,其中,用于水處理的占39.2%,用于廢氣處理占20%以上:日本1992年活性炭用量8.2萬噸,用于水處理的占43.6%,用于氣體吸附占25%.我國用于環境保護的活性炭相對較少,而我國環境保護的形勢又相當嚴峻,如何圍繞環境保護開拓活性炭的應用,特別是廉價活性炭的制備和應用是活性炭工業義不容辭的責任。
  
  二、面向環保產業開發活性炭新產品活性炭在環境保護領域中的應用主要集中在水處理和氣體吸附,存在的主要問題是:品種少、針對性不夠、再生困難和價格偏高。因此,今后要大力發各種凈水炭和氣相吸附炭,以滿足環保產業不斷發展的需要。
  
  水處理活性炭活性炭對廢水中的BOD、COD、有機氯、有機汞、鉻、酚、氰以及絕大多數有機物均有突出的去除能力,將其用于造紙、紡織、印染、制糖、釀造、制藥、制革、煉焦、農藥、有機合成、石油化工、高分子合成、電鍍等行業的廢水處理都是很有效的,還適用于給水(飲用水、高純水、無離子水、鍋爐用水)的凈化。然而,影響水處理的因素很多,就活性炭本身而言,主要因素是孔隙結構和表面基團。我國學者蔣仁甫等對水處理用活性炭的有效孔隙進行了探討,指出。只有當孔隙直徑/吸附質分子直徑> 1.7的孔隙容積才是有效的,最高利用率發生在1.7<孔隙直徑/吸附質分子直徑<3的范圍內。隨著D/d值的增大,孔容利用率降低。同時,還要根據再生方法的不同來選擇孔隙直徑,如果選擇升脫附(如溶劑回收)或加熱再生(如被吸附物質遇熱易分解),選擇D/d=36比較合適;如果采用化學再生工藝,且吸附質因再生藥劑的作用被分解為更小的尺寸,很難被活性炭吸附的物質時,D/d可選擇在1.73的范圍內。
  
  活性炭的吸附特性不但決定于它的孔隙結構,而且決定于它的化學組成?;钚蕴恐泻袃煞N類型的雜質。一種是以化學結合的元素為代表,首先是氧和氫。另-類雜質是灰份,這是產品的非有機部分?;曳莺渴腔钚蕴康囊豁椫匾夹g指標。表面含氧基團有:羰基、羧基、酚基、內酯和醌。這兩類雜質的含量和種類取決于原料來源、制造工藝和表面改性?;钚蕴啃袠I要根據污水處理對象開發具有不同表面性質的活性炭產品,以滿足環保市場的需要。
  
  氣相吸附活性炭氣相吸附活性炭包括脫硫炭、溶劑回收炭、脫臭炭、臭氧凈化炭、汽油回收炭等。對這類活性炭產品的要求是吸附容量大、吸水性弱、可再生性好、價格低廉。
  
  脫硫炭目前,湖北省化學研究所研制開發成功系列活性炭精脫硫劑,己在全國21個省市100多家企業應用,與普通活性炭相比具有脫硫精度高、反應速度快、可脫部分有機硫的特點。最近,山西省新華化工廠開發成功大顆粒脫硫炭,1999年遠銷日本近2000噸用于火力發電廠煙道尾氣脫硫,深受外商青睞。唐山化學廠發了新的脫除H2S浸潰炭,用于防毒濾器及濾毒罐中。今后,大力開發高效、價廉、耐用的脫硫炭仍是活性炭工業的一項重要任務。
  
  溶劑回收炭溶劑回收炭主要是氣相吸附炭。氣相吸附是物理吸附,要求活性炭有發達的微孔。要提高其再生性能,加強再生方法、工藝、設備和控制技術的研究開發。目前,己開發成功采用活性炭纖維的自動化程度很高的有機溶劑回收裝置,廣泛應用于電子元件清洗工藝流程中三氯乙烯等有機溶劑的回收,收到很好的效果,取得良好的經濟和環境效益。今后要開發脫除高分子化合物的預處理工藝,以滿足在噴漆、彩印、制鞋等行業治理有機廢氣的需要,解決高聚物氣溶膠冷凝堵塞吸附器的問題。
  
  脫臭活性炭材料近年來,隨著冰箱、電腦、空調等電器和電子產品大量進入家庭和辦公室,加上房間密閉和裝飾材料的大量使用,居室和辦公室受到臭氧、-氧化炭、二氧化炭、三苯、甲醛和各種異味等的污染。因此,各種室內空氣凈化器逐步開發出來推向市場。四川省林科院用活性炭、催化材料及粘結劑等制成臭氧凈化板,用于復印機國產化配件上,臭氧凈化效率達98. 81%.目前,用于室內空氣凈k器的各種活性炭制品有:活性炭纖維氈、含炭絨布、含炭過濾紙、含炭泡沫塑料等。今后,要開發效、低阻、易再生的除臭凈化器使用的含炭復合材料。
  
  三、活性炭工業的可持續發展活性炭工業的主要原材料是:優質無煙煤、木材、石油瀝青和農副產品。其中,煤和瀝青是小可再生的資源,木材的更新周期岜比較長。農副產品和竹子是更新周期比較短的資源?;钚蕴抗I要走出條耗能低、效益高、污染少的可持續發展的路子。為此,必須大力進行技術創新,開辟新的原料路線,發新工藝和增強自身的環保意識。
  
 ?。ㄘ┻M步擴大國內市場需求活性炭的國內銷售額只占生產量的半,近幾年活性炭的發展依賴國際市場的拉動。例如,據中國海關統計,1994年全國山口活性炭為3. 6萬噸,1995年山U 5.3萬噸,平均出U價689美元/噸。我國活性炭出口存在的主要問題是多久經營、價格偏低。根據有關資料,我國活性炭出口價只相當于國際市場價的丨/21/3.1997年亞洲金融風暴也對活性炭行業造成很大的沖擊。1999年隨著擴大內需方針初見成效,活性炭行業也出現了生產發展、銷售旺盛的局面。內需的主要行業是環保產業,活性炭行業要主動適應環保產業市場,開發環保產業急需的活性炭產品及制品。
  
 ?。?>加強活性炭行業的宏觀調控我國活性炭企業分布在軍工、煤炭、林業、冶金和建材等行業,國有、集體、民營等多種經濟成分共存,尚無全國性的行業協會,缺乏行業管理和宏觀調控?;钚蕴康某隹谟捎诙囝^經營,缺乏宏觀管理,造成無序競爭、竟相壓價。這種局面嚴重影響了我國活性炭工業的健康發展和國際競爭力。建議各級綜合經濟部門加強協調,成立相關的行業組織,謀劃我國活性炭工業的發展規劃,特別是加強與環境保護產業的結合。
  
  拓展活性炭治理污染技術研究據報道,世界給用水源污染物達到兩千多種,其中飲用水內有機污染物超過700種。用活性炭對污染物進行深度凈化和對工業廢水處理仍是重要的研究課銓。同時,要注意與其它水處理技術相結合,進行技術的優化組合。例如,活性炭與曝氣、生物處理技術、臭氧氧化、電化學氧化還原等配合使用。要推動高孔容微孔活性炭的研制開發,進行天然氣和筆氣等清潔燃料的吸附Pt存技術研究,以減少汽車廢氣排放。要加大中孔活性炭開發的攻關力度,為污水治理提供更好的活性炭品種。飽和活性炭能否再生是制約其在水處理中廣泛應用的關鍵問題,因此應大力開展飽和活性炭再生技術的研究,爭取實現重大技術突破,并形成具有自主知識產權的工藝技術和設備。
  
  我們相信,通過環保產業和活性炭行業的廣大科技工作者的共同努力,一定能實現活性炭技術與環保產業的有機結合,推動環保技術的創新。
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