活性炭具有吸附分離的作用，利用活性炭作為吸附劑具有較強的脫除痕量物質的能力和良好的選擇性，能把把結構類似、物化性質接近的物質分開。

吸附分離過程在石油、化工、冶金、食品和醫藥等行業中已得到廣泛的應用，在保護環境、控制污染方面也發揮著越來越重要的作用，吸附分離日益成為完整、獨立的單元操作。

活性炭是一種具有高度發達孔隙結構和極大內表面積的人工炭材料制品，達通常其孔容積達0.2～1.0cm3/g、比積表面積400～1000m2/g。吸附作用是活性炭的最顯著的特征之一，它可以從氣相或液相中吸附各種物質。

活性炭的特性

高度發達的孔隙結構和巨大的內表面積；

表面上含有(或可附加上)多種官能團(以增加活性點)；

具有催化性能；性能穩定，

可在不同溫度、酸堿度中使用；

可以再生，近乎“萬能”的活性炭得到日益廣泛的應用

傳統應用－食品和醫藥脫色、除味，防毒面具

大規模工業應用：有機合成工業中作為催化劑和載體

溶劑的精制、回收與分離

防除原子能設施放出的放射性物質…

近年來在環境保護方面：

凈化給水、污水處理

凈化空氣并除去生產中排出的有害氣體

綠色存儲電源：超級電容器

目前世界活性炭年消費量超過120萬噸，年增長速度～15%西方部分發達國家量環保人均活性炭年需求量300－400克。

活性炭選型的原理

決定活性炭應用性能的主要因素如下：

孔結構：孔形狀、尺寸及分布

表面化學：表面官能團的種類與數量

無機質含量：灰分、特別是成色離子、某些重金屬含量

形狀：應用途徑要求活性炭具有球、蜂窩、波紋等特殊形狀

強度

活性炭的吸附作用絕大部分是由微孔進行的，

吸附量的大小受微孔量的多少支配

大孔和中孔的作用不能忽視

只有少數微孔直接通向活性炭顆粒的外表面，在絕大多數情況下，活性炭的孔隙結構主要按下列方式排列：

大孔直接通向顆粒的外表面;

過渡孔是大孔的的分支;

微孔又是過渡孔的分支

微孔的吸附作用應以大孔的通道作用和中孔的過渡作用為條件

活性炭孔結構的特異性意義

吸附過程中，吸附劑的孔徑與吸附質分子或離子的幾何尺寸要匹配，只有吸附質分子或離子能進入、充填的孔隙才是有效的孔隙，有效孔隙所對應的孔徑分布（可幾孔徑）－對吸附劑利用率最高的孔徑與吸附質分子直徑的比值是1.7～3.0，不同吸附質的尺寸不同，對活性炭孔的要求各異。

活性炭的表面化學

活性炭表面的氧化物及有機官能團(如羧基、羰基、羥基、內酯等)能使活性炭同時具備特殊的表面化學特性，這又賦予活性炭以特殊的化學吸附性能

活性炭表面含氧官能團：酚羥基、羧基、內酯基、羰基、酸酐等

含氮官能團可能存在形式：酰胺基、酰亞胺基、乳胺基；類吡咯基、類吡啶基

活性炭表面性質的意義

活性炭的各種用途對其表面官能團種類與數量的要求不同

VOCs凈化用活性炭的類型（根據用途和吸附工藝劃分）

油氣回收用顆粒活性炭

溶劑回收用顆粒活性炭

低濃度廢氣吸附濃縮用蜂窩狀活性炭

油氣回收用活性炭的孔隙特征與指標要求

降壓(抽真空)解吸,需要“中孔(>2nm)活性炭”

溶劑回收用活性炭的孔隙特征與指標要求

采用水蒸氣置換再生時,再生速度較快,需要較多的“亞微孔”(1.5～2.0nm)以及部分“中孔”(>2nm);

當采用熱空氣或氮氣吹掃再生時,

蜂窩狀活性炭的指標要求

蜂窩活性炭用于低濃度VOCs的吸附濃縮工藝；

摻加了一定量的粘合劑(黏土、高嶺土、海泡石等)擠壓成型；

目前市場上的蜂窩炭的比表面積一般在400-600m2/g；

吸附速度和脫附再生速度都較慢,只適用于低濃度的VOCs

由于具有獨特的結構性能，活性炭在環境保護領域得到了廣泛應用，且范圍日益擴大；作為最為經典的氣體凈化技術，吸附凈化法是目前工業有機廢氣治理的主流技術之一，可單獨用于VOCs凈化、也是各種組合治理技術的基本構成；活性炭是吸附凈化的常用、核心材料，其作用發揮的前提是選擇了適宜的活性炭。

來源：VOCnews

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