活性炭应用知识问答

活性炭应用知识问答

1. 活性炭产品的主要应用领域有哪些？

活性炭既是优良的吸附剂，也可用作催化剂或催化剂载体，广泛应用于工业、农业、环境保护、国防等领域。具体如下：

（1） 医药行业

（2） 饮用水净化

（3） 环保行业

（4） 食品饮料行业

（5） 化工行业

（6） 石油天然气行业

（7） 电力行业

（8） 黄金行业

（9） 国防领域

（10） 农业

（11） 美容

（12） 饮食领域

（13） 医疗保健

（14） 家居办公（直饮水滤芯）

（15） 其它行业

2.  活性炭比表面积和吸附能力之间有什么关系？

一般来说活性炭的比表面积（BET）越大，吸附力也越大，但是有时候却不一定。BET是用氮气或丁烷的吸附方法测出活性炭总表面积的应用参数。按理BET越大，吸附力就越大。可是在实际应用中这概念有局限性，因为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的区别，有时仅有部分的孔适合于某类大小吸附物的进入。

在液相应用中，通常有机物的吸附值随分子量（分子大小）的提高而提高。直到分子大到不能进孔为止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔。孔太小，吸附物进不了；孔太大，使单位体积的表面积减少。
　　在气相应用中，小分子被吸附进入微孔。这时总表面积的概念是合用的。至于活性炭对金属络合物的吸附，涉及化学键的形成，也不是BET越大越好。

3. 每个领域中活性炭具体发挥何种作用？

（1） 医药行业

医药生产中间体的脱色处理；

生产用水制备过程中吸附过滤；

原料药的脱色；

高纯度试（针）剂的脱色、去热源、精制和提纯。

活性炭在医药工业中，除用它脱色、除臭外，还可提高药品的稳定性和避免副作用，即提高药品的纯度，因些这类活性炭本身纯度要求也很高。

抗菌素类的药品，磺胺类药品，生物碱、维生素和激素等生产过程中都要经活性炭脱色、脱臭、除去胶体、提高纯度及得率、提高稳定性。尤其是注射针剂必须要经过活性炭处理才行。针剂液在生产过程中含有一种叫“热源”的物质（发热性物质），如不除去，注射后患者会感到冷，接着体温上升，脉搏加快，这种热源能通过活性炭过滤装置去除。

针剂液用活性炭吸附热原、色素、杂质后，大多数产品在使用活性炭吸附后能够提高药液澄明度，但在使用时应注意方法和条件，以免给产品造成不良影响。如首先应检查所用活性炭是否符合药用要求，因为质量差的活性炭本身就携带了大量杂质，如纤维、颗粒物、各种金属离子杂质；根据制剂要求选择合适的吸附方法能有效提高产品质量，如采用分次加入，加热煮沸后冷却至临界吸附温度（45～50℃）过滤，可增强活性炭的吸附作用；活性炭在碱性溶液中可能会产生“胶溶”、脱吸附作用而污染药液，增加杂质，而在酸性溶液中吸附力强，因此用活性炭吸附时应尽量控制药液的pH值为弱酸性以提高吸附效果；考察合适的活性炭用量，保证吸附效果的同时，避免其对原料过多吸附，造成产品含量下降，增加生产成本。

（2） 饮用水净化

活性炭处理的目的是提高水质，除去臭气、臭味、腐殖质、油类、农药、洗涤剂等对人体有害的物质；

臭氧+生物活性炭工艺的深度处理，活性炭表面生物降解和物理吸附去除小分子有机物；

颗粒活性炭和粉末炭作用相同，均可用于水处理。颗粒炭不易流失，可再生重复使用，用于污染较轻，需连续运行的水处理工艺。粉末炭不易回收，一般为一次性使用，用于间歇的污染较严重的水处理工艺。给水处理的颗料活性炭一般微孔和中孔发达，应符合三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。粉末活性炭要求除具备以上特点外，粒度越小吸附效果越好。

北京自来水集团所属的以地表水为水源的自来水厂都设有1.5米深的颗料活性炭滤池，设计滤速为9.5米/小时。活性炭滤池作为给水处理中的深度处理工艺，可以有效地去除水中色度、异嗅异味和溶解的有机污染物，提高供水水质。颗粒活性炭在使用过程中根据原水水质情况定期进行反冲洗。一般采用水冲的形式，六天反洗一次，反冲强度需达到30%以上的滤池膨胀率。新炭主要以物理和化学吸附为主，使用一定时间炭表面形成生物膜后，则以生物降解作用为主。当评价活性炭吸附效果的指标降低到相关标准以下，或某种污染物指标穿透炭床时就必须进行更换或再生。新炭使用时需要浸泡24-48小时，之后还应进行反冲洗，以便去除残存的活性炭中的焦油及炭粉等杂质。反洗次数和排水浊度可根据处理水用途确定，给水处理活性炭反洗排水浊度一般可控制在2~5NTU。

粉末活性炭在处理水中突发嗅味、工业污染物方面有很好的应用。2005年9-11月期间，由于密云水库嗅味物质含量高，北京自来水集团第九水厂就采用了在输水管道中投加粉末炭的技术，有效地去除了异味。在松花江受到硝基苯和苯污染期间，11月26-30日当污染水流经哈尔滨市期间，哈市供排水集团在建设部专家组的指导下，利用第九水厂的技术及时处理了水中硝基苯，达到了水质要求。

在使用粉末炭时，必须根据所要去除污染物的种类和浓度进行吸附试验，以确定活性炭种类和所需的粉炭量。投加粉末炭之前，应注意先将炭粉制成炭浆定量均匀的加入水中，接触时间越长，除污染效果越好。在粉末炭的使用过程中还应注意以下安全问题；当粉尘浓度达到一定比例时遇明火易发生爆炸，故操作间禁止吸烟、火花及明火；应避免与氧化剂混放；由于粉末炭颗粒小、轻，在使用时应注意粉尘污染，操作员须配备防尘口罩，避免吸入肺中。粉末活性炭在应用中基建与设备投资较低，使用灵活方便。但活性炭难以回收，使用过程中运行费用较大，一般在污染严重时使用。

（3） 环保行业

a. 市政污水处理

生物活性炭法是近年来发展起来的一种新型水处理工艺，已在世界上许多国家采用，尤其在西欧更为广泛。该工艺的研究在我国已有十多年的历史，目前已进入实用阶段。应用实践证实，生物活性炭的吸附容量与单纯活性炭吸附容量对比，前者比后者提高2～30倍，说明生物活性炭具有微生物和活性炭的叠加和协同作用。该工艺对城市污水的深度处理安全适用，对难生物降解而可吸附性好的污染物，亦有很好的去除效果。（生物载体活性炭具有以下三个特点：大孔和过渡孔特发达，利用活性炭发达的表面积，发挥活性炭的载体作用，为微生物创造一个优良的环境；充分利用活性炭的吸附作用，对污水中的有机物进行富集，然后附着在活性炭上的微生物对有机物进行分解；通过微生物对有机物的分解，相当于对活性炭进行再生，延长活性炭的使用期限。这种生物载体活性炭通过载不同的微生物，不仅可以用于污水处理，而且可以用于有有机物污染的饮用水的处理。）

化学工业区废水处理：

采用SBR/LD-PAC工艺（LD-PAC低剂量粉末活性炭工艺）能完全满足处理要求。基本原理为：在SBR生物反应器中投加活性炭后可利用PAC在进水阶段的吸附作用，从而使混合液中有毒难降解污染物浓度减少，减轻对生物的抑制作用；在反应阶段，被PAC吸附的有机物通过生物解吸，降解后得以有效去除，同时PAC再生；在沉淀闲置阶段，PAC进一步再生后仍保持一定的活性；PAC本身也为生物的生长提供很大的空间，从而提高SBR池内污泥浓度；PAC表面是高浓度基质、高浓度氧和高浓度污泥三相共存体系，为生化反应创造了优越条件，PAC与污泥之间存在良好的相互作用，增大了基质的利用率，延长了泥龄，从而提高了处理负荷和处理水质；PAC与活性污泥结合，是絮体直径增多，从而提高污泥沉降性能，并且也增强了污泥的脱水性能。总之，SBR池中投加低剂量粉末活性炭，利用其特性，有利于提高处理能力、运转稳定、出水水质、减少污泥量、减少污泥泡沫等等。因此，上海化学工业区污水场采用SBR/LD-PAC工艺，可以预见取得很好的处理效果。（具体详见后面文）

b. 防止大气污染

在锅炉、钢厂、冶炼厂，电厂、硫酸厂和燃煤燃油设施等的燃烧过程中，都会产生大量二氧化硫气体，严重的污染了大气。活性炭干式脱硫法是将来的主要应用方向。其特点是能从大量烟气中除去低浓度的二氧化硫，在吸附过程中，在只有二氧化硫时是物理吸附，但是如烟气中有水蒸汽，氧共存时，也发生化学反应，吸附量明显增加。

汽车排出的烟气、烃等造成的污染已不容忽视，活性炭主要应用于防止汽油蒸发的装置中。

（4） 食品饮料行业

a. 食品工业液相精制

如下表所示

制糖工业中使用活性炭的情况，因工艺过程不同而有所差别，有用骨炭、活性炭和离子交换树脂等不同的脱色精制工艺。国内淀粉糖（葡萄糖）等工业中精糖液是用活性炭脱色精制的。味精工业中，在制得谷氯酸钠成品的过程中，要经两道活性炭处理。先用活性炭吸附除去部分浓缩的谷氨酸中的色素和胶质，浓缩的谷氨酸液和适量的氢氧化钠中和，得到的谷氨酸钠液，再利用活性炭吸附残余的色素和杂质。

b. 气体精制

各种碳酸饮料用的二氧化碳气体需要特别严格的除去其中夹杂的异味，活性炭能够去除同发酵槽产生的二氧化碳气体中夹杂的影响味道和气味的物质。活性炭在使用一段时间以后可以用水蒸汽进行再生。实践表明，活性炭的精制效果非常好，能够生产出没有任何异味的二氧化碳气。

c. 纯水制备

酿造业、饮料及制冰业等生产用水，利用活性炭除去地下水的有机物（色、臭味、胶质，洗剂、农药等），去除水中的游离氯。

（5） 化工行业（橡胶、合成树脂和合成纤维行业）

a. 气相吸附

一般使用颗粒活性炭，但现在也开始使用球形、纤维型、薄板、纸、布等各种形态的活性炭。采用的吸附装置有固定床、移动床和流动床等，通常是气体通过吸附层。

在这些领域中，常使用挥发性有机溶剂，其蒸汽通常成为极稀薄的状态被空气带走，不但污染环境，造成浪费，而且还有发生火灾和爆炸的危险，因此溶剂的有效回收和循环使用非常有必要。

目前溶剂回收的方法有冷凝回收法、吸收回收法和活性炭回收法等三种。对于1~20g/m3的低浓度范围来说，活性炭回收法较前两种方法回收率高。回收过程通常是先把混入的尘埃杂质除去，再通过吸附把空气中的溶剂浓度降低到爆炸浓度下限的1/2左右。目前用活性炭吸附法回收的溶剂有甲苯、二甲苯、甲醇、异丙醇、乙醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二氯乙烯等。活性炭吸附能力的大小视活性炭的种类与被吸附的物质而变。活性炭吸附法工艺较简单，分为吸附、脱附、干燥和冷却四个阶段进行。具体为含溶剂的空气通过活性炭层，溶剂蒸汽就被吸附，吸附塔设计合理时排出的空气几乎是纯净的空气，吸附饱和的活性炭用水蒸汽再生，然后将脱附出来的溶剂蒸汽冷却、分离回收，活性炭干燥冷却后可重新投入使用。溶剂回收装置一般多用固定 床吸附操作。

b. 液相精制

活性炭在化学工业及其它工业液相应用中，一般是小规模、高纯度、多品种，少批量的生产，其PH值、温度等处理条件范围大，同食品工业有很大区别。如下表所示

（6） 石油、煤、天然气行业

a. 精制气体

由煤、石油、天然气等制成的工业原料中，或多或少含有一些硫化物，最常见的是硫化氢，此外还有甲基硫醇、乙基硫醇、二硫化醇及硫化碳酰等。活性炭的脱硫机理是活性炭直接吸收二硫化碳和硫（杂）茂。而硫（杂）茂难于催化分解成硫化氢，因此活性炭脱硫在补充催化分解脱硫方面有着重要的意义。

b. 分离烃类

在空气和有机溶剂的蒸汽所组成的混合物中，两者的挥发度相差很大，活性炭对组成空气氧，氮及二氧化碳的吸附量很小，并且吸附以后也易于被 分子量比它们大的多的溶剂分子转换出来。

用活性炭从天然气中回收烃类物质时，活性炭逐渐被甲烷等分子量较小的烃类物质所饱和，而后甲烷等被高一级的同族化合物置换出来。总之，是在吸附的初期，活性炭上吸附的主要是分子量较小的低级烃类，当吸附进一步进行时，分子量较大的烃类物质取代了已吸附的小分子量的烃类物质，从而达到分离的目的。如重质油分取代轻质油分的应用。

c. 催化剂载体

炼油厂成品油无碱脱硫醇Ⅰ型工艺催化剂（磺化钛氰钴或聚钛氰钴）载体。 无碱脱硫醇催化剂活性炭被中石化总公司、中石油总公司列入进口《主要“三剂”产品目录》。

贵金属催化剂载体，如Pt/C催化剂（含Pt3%）。

（7） 电力行业

烟气脱硫(见牛总讲义)

锅炉循环水处理（去杂质和脱油）

（8） 黄金行业

黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺

尾液回收——金矿的废物利用及环境保护

用活性炭提取黄金始于20世纪70年代，1973年炭浆法提取黄金在美国Homstek金矿应用成功后，在世界上得到迅速推广。主要是利用果壳活性炭发达的孔隙结构、较好的机械强度对金有良好的吸附性能并可反复再生使用等特点。

用活性炭提取黄金根据浸出工艺的不同一般分为炭浆法和堆浸法；根据浸出试剂的不同又可将炭浆法分为氰化炭浆和硫脲炭浆。一般常见是氰化炭浆。

活性炭吸金机理：

4Au＋8CN-＋O2＋2H2O→4Au(CN)2-＋4OH-

Tu(铥)＋Au→Au(TU)+＋e

Tu[(NH)2CS]，活性炭吸附的是被氰化钠或硫脲浸出的金。其脱附工艺的原理为：在解吸柱（解析设备）内将载金炭经过一定配方的预处理溶液处理后，加热安装在解吸柱下端的盛有有机溶剂的蒸馏釜进和复蒸馏，使有机溶剂沸腾，水－有机溶剂的混合蒸汽上升，接触到载金炭时水及少溶剂在灰上释放出它的潜热并冷凝成液体携带着可溶性的金氰络合物落回蒸馏内，这样金在蒸馏釜中浓度逐渐增大到浓集，达到解吸目的。馏釜中及炭上的有机溶剂可利用冷凝回收系统在解吸完全后进行回收。几年来国内已建成的炭浆厂共140多家，黄金行业的炭浆热使我国黄金生产出现一次高潮。

用活性炭提取黄金，特别是氰化炭浆法同氰化---锌粉（丝）置揣法相比具有如下优点：过程简单，设备少占地面积小；投资费用和生产费用少、成本低；含粘土我、沉降和过滤性差的矿石采用氰化炭浆工艺回收率较高；对矿石的适应性强，氰化物浓度低，有利于减少浸出过程中对氰化物有害的杂质的影响；从品位较低和很稀的矿浆中回收金也能得到较大的收益；产品纯度高，同时劳动强度低。因此在80年代中期以后，活性炭提金在国内得到大力推广，一般新上项目大多采用这一工艺。同时部分老企业也投资改建采用氰化炭浆法提金工艺。

在炭浆工艺发展的同时，国内堆浸工艺也得到同步发展。堆浸法提金是七十年代由美国发展和兴盛起来的冶金新工艺，有“黄金冶炼工艺上的革新”之称。它的出现使用老工艺方法不能处理的大量低品位金矿资源得以利用。堆浸规模由一、二千吨，逐步发展到万吨、十几万吨级，对我国黄金提取工艺的发展起到推动作用，为我国低品位氧化矿找到了一条有经济效益的途径。因为一般堆浸法投资只有炭浆法的30%~40%。

提金用活性炭的技术要求：较高的机械强度和良好的耐磨性能；发达的微孔结构和优良的吸附性能；对黄金的选择性吸附性能好；容易解吸和再生。

（9） 国防领域

活性炭在防毒面具上的应用是从第二次世界大战开始的。用于装填防毒面具的活性炭与工业用活性炭无论从制造技术上还是产品的颗粒直径、吸附性能及孔隙结构上等都有很大区别，必须符合严格的要求。通常被压成1~1.3mm直径的颗粒活性炭装填防毒面具，而且要求颗粒必须均匀，防止沟流，还有具备足够的机械强度，以避免在使用过程中过分的磨损，因为由磨损产生的炭粉会增加气流的阻力。防毒面具种类很多，因此活性炭也有很多品种，有的还与硅胶等其他吸附剂联合使用，有的要经化学药品浸渍处理，添加不同的催化剂后使之具有对不同毒气的选择吸附，浸渍时通常用铜、锌、银、铬、钴、锰、钒和钼的化合物，浸渍时要选用过渡孔和大孔多的颗粒活性炭。

（10） 农业

将农药掺入活性炭中，一起施于土壤中，一方面可以保持农药的有效最小浓度而不会过量，另外可延长农药的有效期（慢慢释放农药），还可以防止农药的有害气体污染大气。农作物中农药残药问题也可以得到改善。另外，将活性炭加入土壤中可增进植物生长，因为活性炭能提高土壤温度，增加水容量，改善通气作用，调节植物对肥料的吸收，并且起固氮作用，使有机氮更快地转化成氨和硝酸盐。

（11） 美容

活性炭应用于护肤中

经高科技提炼，凭借优越的吸附油脂和污垢功效，成为日本护肤潮流的热点。活性炭深层洁面乳率先采用了日本流行的活性炭洁肤元素，具有强力吸附毒素和杂质的功效，能像磁石般吸走毛孔内堆积的油脂与深层污垢。有轻微磨沙作用的炭性微粒，更可深层洁净毛孔中的污垢，预防青春痘与黑头的产生。另外，当中还蕴含日本柏树香薰。洁面后脸庞不仅清爽光滑，更可长时间抑制油光。

黑炭美容

正当世界各大化妆品牌大力推出美白产品，人人都高呼“美白”口号之际，日本人开始用黑炭做美容。利用活性炭吸收空气或毛孔内微生物的功效，可去除皮肤表面废物、油脂，最适合整天满面油光的人。

黑炭洗面奶：面奶内混有炭粉末，有效吸走毛孔内的多余油脂，用后脸部可保持一整天的清爽感觉。

黑炭面膜：据说黑炭面膜可媲美我们平日熟知的海底泥，它能调整皮肤的水分及油脂成分，每次只需敷一分钟，最适合工作忙碌的女性。

黑炭洗发水：活性炭护发不仅仅有清洁功能，还有保湿护发功能，对开叉折断的发质尤其有效。不过它的形状如冰淇淋，味道像墨汁并且黑漆漆。

（12） 饮食领域

a.台湾研发竹炭健康餐

据相关媒体报道，台湾地区“工研院”和“农委会”的有关人员正试图将活性竹炭粉加入菜中，以开发出色、香、味俱全的竹炭健康餐。研究人员经连续检测都未发现其中有致癌物质和重金属，因而认为可以将竹炭粉直接添加到食物中食用。实验表明，食用活性炭有助于肠胃蠕动、排泄和新陈代谢。活性炭在日本早已被广泛使用，添加活性炭的食品包括饼干、面包和啤酒。而台湾已用活性炭生产洗发水等清洁、沐浴用品，最近还开发出竹炭运动服饰。

b. 台湾研制出竹炭口味雪糕

台湾青竹文化园区日前与“工研院”合作、陆续推出竹炭口味的冰棒，包括原味的“黑晶钻”与添加了乌梅的“炭烧乌梅”，使竹炭的好风味能够吃进嘴里。新口味的竹炭冰添加了天然的竹炭粉，呈现出墨黑亮光色泽，吃起来有淡淡的烟薰味。这种竹炭冰无论在色泽还是口味上都属业内首创。此前，台湾地区“工研院”和“农委会”的有关人员曾研制竹炭活性碳粉，将其直接添加到食品中，开发竹炭养生系列餐饮，包括竹炭面和竹炭豆腐、豆花等。有关专家表示，竹炭具有净化水质、过滤空气异味、除臭等功能，经过高科技处理的活性炭竹炭粉可助肠胃蠕动、排泄及新陈代谢。

（13） 医疗保健行业

a. 口服脂肪限制药物

世界上被用得最广泛、最强大的吸附剂现在又有了新的用途：直销的口服脂肪限制药物。Senscina公司的Carbostat产品包含有一种特制的药物级低剂量活性炭，专门对食物脂肪起限定作用。

活性炭作为一种吸附和净化剂已经被使用了数百年。而它最近在脂肪限定药方上的成功，使得这种至今人们所知道的，最有效也最通用的吸附剂被精制成专门的食品脂肪限定物的等级和品质界定物----只不过是个时间问题。

天然的卡路里过滤器Carbostat，已经被俄亥俄州辛辛那提的Senscina LLC公司推出。每个Carbostat胶囊含有400mg被以该公司定义为“mesopore matrix（矩阵）”的工艺制成的活性炭，能使这些炭对食物脂肪、脂肪酸、醣类及胆固醇的吸引力达到最大化。尽管活性炭对卡路里的减少作用在1970年代就已为人所知，现在它被严格意义上分等级且被制备成为适合销售的剂量，使它能被方便使用的同时副作用被最小化----这还是第一次。

药剂师、Carbostat的创制者Todd McFarland说：“在一个非常低的精确剂量上使用高微孔的活性炭是问题的关键”，“我们的工艺使得可用的药物级活性炭的微孔集合达到最大化，结果制成了世界上纯度最高的活性炭配方，它具备了对于那些向美国人食物中提供最大量卡路里的分子的大小和溶度的最佳亲和力。这将这种理想的天然卡路里过滤器在正确的时间里被放到了正确的地方，轻松超越了市场上曾经出现过的任何脂肪限制用品。”

“从第一次服用Carbostat开始，Carbostat就开始阻挡（人体）对脂肪和胆固醇的吸收。与正确的卡路里摄取水平和生活方式的修正相结合，我确信大多数顾客将发现Carbostat是他们发现最有价值的体重控制的催化剂。”

b. 血液灌流

血液灌流（简称血灌）主要利用吸附原理清除血中有害物质。血灌器即用吸附材料制成。吸附材料有活性炭、树脂。前者多成颗粒状以增加吸附面积。为提高生物相容性避免白细胞、血小板破坏，以及避免炭粒脱落入血产生栓塞，活性炭表面可用次棉胶、醋酸纤维、白蛋白包裹。树脂（如XAD系列）对脂溶性毒物吸附作用大，解毒能力优于活性炭。

血灌主要用于急性药物、毒物中毒。对脂溶性高、分布容积大、血浆蛋白结合率高的毒物清除佳。但血灌对亲水性的、酸性的毒素清除能力低于血透。对于出现下列情况，除一般内科治疗外，应考虑血灌：中毒后生命体征不稳定；毒物血浓度已达致死量；患者自身解毒能力受损（如肝、肾功能不全）；毒物产生延迟毒性（如百草枯）。对于血灌不能清除的毒物，或合并肾衰，应选用/加用血透。

血灌/血透可用于清除以下物质中毒：

催眠镇静药：巴比妥类，醛类中毒疗效肯定，但安定类中毒疗效不一。

精神病用药：血灌/血透对酚噻嗪类、三环类抗抑郁药物、碳酸锂清除少，只能暂时降低血药浓度。

解热镇痛药：如水杨酸类、对乙酰氨基酚、吡唑酮类。

抗心律失常药：洋地黄类、奎尼丁、普鲁卡因酰胺。

抗生素：青霉素、氯霉素、庆大霉素、氯林可霉素、异烟肼。

抗癌药：氨甲蝶呤、卡氮芥、阿霉素。

其它药物：茶碱类、西米替丁。

农药：百草枯、对硫磷。

其它物质：醇类、蘑菇毒素、四氯化碳。

血灌技术要点是抗凝剂的用量要大，因为肝素可被活性炭吸附。肝素初始剂量4000u（32mg）左右，总量6000～8000u（48～64 mg），保持ACT为正常的1.5～2.0倍。血灌器亦需预先用肝素盐水（2500 u/L）冲洗。血灌器的作用一般3小时后可被饱和，故血灌时间多为3小时。
（血液透析系将患者血液引入透析器中，利用半渗透膜两侧溶质浓度差，经渗透，扩散与超滤作用，达到清除代谢产物及毒性物质，纠正水、电解质平衡紊乱的目的。）

（14） 日常生活在、家居办公

a. 空气净化

用于空调、通风、取暖等设备中，去除汽车尾气、溶剂气体、燃油燃气等产生的难闻气味。

b. 家用纯水机滤芯

第一级过滤：PP纤维芯，去除水中肉眼可见杂质，包括泥沙、红虫、铁锈等；第二级过滤：颗粒活性炭，强力吸附有机物和异色、异味如农药、氯气等；第三级过滤：精密活性炭滤芯，进一步过滤去除细微颗粒、有机物及异味；第四级过滤：反渗透膜，属膜分离技术，将水中所有病毒、细菌、重金属等长度去除，所产生的水极为纯净；

第五级过滤：后置抑菌性活性炭，吸附异味，调节口感，利于人体吸收；

c. 光触媒活性炭车内净化

经专家检测和认证，车内污染严重，其中70%的新车内有毒气体浓度存在不同程度的超标，最严重的超过标准50倍左右。车内空气污染主要来源于以下几个方面：内饰材料选用的真皮、桃木、电镀、金属、油漆、工程塑料等如果处理不当，会辐射出包含的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等有害物质，可以在不知不觉中使人中毒，渐渐出现头痛、乏力等症状；空调容易产生胺、烟碱、细菌等有害物质弥漫于车内；汽车发动机产生的一氧化碳、汽油气味，均会造成车内空气质量下降。

采用活性炭及光触媒双重净化空气的产品可有效消除上述污染,有光状态下使用光触媒，无光状态下依靠活性炭。光触媒由光和触媒两部分组成，光可以是自然光或者普通灯光，触媒是指氧化钛或者二氧化钛粒子。与传统消毒杀菌方法相比，光触媒技术具有很大的优势。该技术得到了世界权威机构和专家的广泛肯定，被誉为“当今世界最理想的车辆杀菌净化新技术”；活性炭是一种非常优良的吸附剂，它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择地吸附空气中的甲醛、甲苯、二甲苯及氨气等车内空气污染的主要元凶，以达到防腐、防潮、除臭、防霉、杀菌消毒除臭净化空气等目的。由于光触媒所以其使用和效果持续时间可达5年以上，在日本，凡是使用“光触媒”处理后的车辆，在5年内不必再做任何消毒工作。

d. 日用品

用黑色的活性炭手工雕刻出来的炭雕不仅极具艺术欣赏价值，而且其独特的吸附能力还能够有效清除室内空气中的有害气体、烟雾和异味；

室内空气咐附包；

鞋垫；

（15） 其它行业

a. 香烟过滤嘴上的应用

此应用是美国1954年首先开始的，活性炭用于香烟过滤嘴，最主要目的是能有效地吸附烟气中有碍人体健康的化学成分，如甲苯、甲醇、丁烷等，通气阻力小，不损害香烟本身的风味。经研究和实践应用表明，椰壳活性炭对香烟烟气里气相成分有很好的吸附能力，能很好的保持香烟本身的风味。

希腊黄金滤嘴公司（Golden Filter S.A.）最近研制开发了一种新型生物滤嘴，它是将血红蛋白渗透到活性炭里，再将这种吸附有血红蛋白的活性炭置于醋纤滤嘴的中部空腔内制成三元复合滤嘴。这家公司认为，活性炭和它所吸附的血红素对卷烟烟气中的某些成分的吸附具有协同作用。

海水中浓缩铀：

b. 活性炭在液相中的捕集回收用途

为了浓缩海水中的铀，用载附了钛及其它金属氢氧化物的活性炭来吸附，每1克新活性炭能吸附80ug(10-6g)的铀，这几乎天然铀矿的浓度相当。为了捕集铀矿抽出液中的铀，可用预先添加有机磷酸酯的活性炭来吸附。

c. 活性炭纤维的应用

活性炭纤维是采用天然或人造纤维经高温、催化等特殊工艺制作而成的超越于颗粒活性炭的高效吸附材料，含有高度发达的微孔结构，具有比表面积大、吸脱附容量高、吸脱附速度快、净化效果好。在简单条件下，可完全脱附的特点。用该材料制作空气过滤器，能吸附过滤空气中的O3 SO2 NO2及恶臭、毒气、烟气等有害气体，可用于房间、厨具及其它被污染的室内空气净化。采用优质毛竹制作的竹香炭纳米级微粉添加入粘胶中，经过特殊工艺制作成功的竹炭粘胶纤维，使得竹炭微粉镶嵌在纤维素纤维里面。选用粘胶做基材，是因为纤维素透气性比合成纤维树脂切片要高的多，因此，竹炭粘胶纤维具有超强的吸附异味、抗菌抑菌、抗电磁波辐射、产生负离子、发射远红外线等功能，是新一代保健性功能纤维。

4. 松花江污染事件相关新闻回放

（1）活性炭投放前移至哈尔滨松花江取水口（2005年11月26日）

为给哈尔滨市民提供绝对安全的饮用水，建设部专家组近日对哈尔滨市制定的水污染处理方案进行了完善，硝基苯等污染物去除措施已由净水厂被提到最前沿――松花江取水口。
　　专家组负责人、建设部城市建设司副司长张悦在接受记者采访时称，这次水污染，黑龙江省和哈尔滨市采取的各项措施都非常得力。他介绍说，建设部专家组作为参谋，到哈3天来一直连夜工作，对城市供水恢复阶段的安全保障措施进行了研究，专家们充分认可哈尔滨专家组的思路，并在此基础上进行了调整，决定将污染物去除措施前移至取水头部，以最大限度降低净水厂过滤系统压力。目前，专家组已连续做了60多个小时的实验，并对低温下去除硝基苯开展了现场试验，效果很理想，达到了专家预期目标。
　　专家组成员、清华大学环境科学工程系教授张晓健告诉记者，他们将从三个方面强化水污染处理：一是将粉末状活性炭投放点前移。利用从水源地到净水厂之间两个小时、4公里的管内流程，让活性炭充分吸附水中的污染物；二是加大粉状末活性炭的投放量。据介绍，常规情况下活性炭投放量一般为每升水5至10毫克，经过试验他们已决定将投放量增到每升水40毫克。硝基苯超标2至3倍的水，经过这一剂量的活性炭吸附可降到标准的30%以下，能留有充分余地保障饮水安全。张晓健认为，松花江污染带将在40个小时后流过市区，届时硝基苯的浓度即可降至1倍以内，高倍活性炭吸附的效果将会更理想；三是加紧进行净水厂从水中分离活性炭试验研究。由于从水源地输送到净水厂的水含大量活性炭，势必给水厂带来一系列处理难度。为此他们已进行了大量分离试验，试验结果马上就会出来，今早8时起他们将进入生产规模试验阶段。张晓健表示，从沉淀、过滤到清水池，再进入市政管网，他们的试验一定要坚持合格一步再进入下一步。

（2）专家：活性炭可除去水中80%的有害物质（2005年11月26日）

松花江水被污染后，已存水是否有危害、恢复供水后的水质是否达标、水污染是否长期存在等问题成了哈尔滨市市民关注的焦点。24日中午，记者采访了中国工程院院士、哈工大教授、松花江水污染处理专家组专家李圭白。李圭白院士表示，停水以前供应的水是安全可靠的，恢复供水后的水也一定是安全可靠的。

据李圭白介绍，此次水污染事件发生后，哈工大先后有10多位教师参与进行试验论证，有20名博士、硕士研究生日夜进行试验，目前仍在进行水质监测和试验。李圭白表示，从化学上说，硝基苯是非常稳定的物质，空气对其根本无法氧化，甚至连最强的氧化剂臭氧都无法对其氧化。如果在水中进行天然降解，需要2～3年，因此只有采用吸附的办法去除才是最有效的，而活性炭是目前世界上公认的最好的水处理吸附材料。

李圭白介绍，为确保处理过的水质达标，哈尔滨市采用了先在取水口投放粉末状活性炭进行吸附，同时在净水厂过滤池添加颗粒状活性炭进行吸附的双重保险。目前，位于四方台和朱顺屯的一、二水源正在逐批添加粉末状活性炭，每天投放30～50吨左右；净水厂过滤池改造也已全面启动，陆续开始在过滤池底部投放颗粒状活性炭。
　　对于经过活性炭吸附处置的水是否达标的问题，李圭白说，从试验来看，活性炭可有效吸附水中80%左右的苯、硝基苯等有机类有害物质。我们进行水处理时，一定是污染带高峰已经通过哈尔滨，水中有害物质残留很低的情况下进行，通过两重不同状态的活性炭进行吸附后，将进一步大幅度降低水中有害物质含量，使有害物质指标控制在国家标准以下，达到对人体无害的程度。
　　李圭白同时表示，停水以前的供水完全可以放心使用。有关部门在四方台取水口、四方台上游16公里等处分别设置多处水样取水点，半小时一次监视水质情况。上游发现污染超标后，到达取水口还至少需要五六个小时的时间，这时我们就已经关闭了取水口，停水之前的水是安全的。
　　申请课题研究长期污染治理
　　据了解，苯和硝基苯的密度比水大，随着水流会逐渐吸附到所经河道。污染带过后，用于吸附有害物质的活性炭该如何处理？是否会造成二次污染？河道残留有害物质是否造成江水长期污染、江鱼还能不能吃？对于这些大家关心的问题，李圭白告诉记者，由于硝基苯是做炸药的原料，还没出现过硝基苯污染水体的先例，因此，这方面的研究也是一片空白。残留污染到底能持续多久，以及有多大危害还无法断定。不过，李圭白表示，他们已经以此为课题申报进行研究。而对于吸附了有害物质的活性炭的处置问题，目前也正在研究论证中。（来源：东北网－黑龙江晨报 ）

（3）国防科技工业积极参与松花江流域污水治理

选为2005国防科技十大新闻之一（2006 年1 月25 日）。

2005年11月，松花江流域发生重大水污染事件，哈尔滨工业大学充分利用其独特的市政环保专业优势，迅速组织院士、学者开展科研和工程攻关，为哈尔滨市解决水污染问题发挥了重要技术保证作用。中国兵器工业集团快速反应，及时提供哈尔滨市1000吨柱状净水活性炭，为哈尔滨市民用上安全洁净的生活用水提供了有力保障。同时，按照国家有关部门的要求，为松花江下游俄罗斯流域水污染治理迅速提供了1000吨柱状净水活性炭。

5. 活性炭水处理的主要影响因素

由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
   (1) 活性炭的性质
   由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。
   因为吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
   此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。
   用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要求过渡孔（半径20~1000A）较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8~30目范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。
 (2) 吸附质（溶质或污染物）的性质
   同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
   a.溶解度
   对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。
   如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。
   b.分子构造
   吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
   c.极性
   活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
   d.吸附制裁（溶质）
   吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质（溶质）的浓度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量也变化。
 (3) 溶液pH的影响
   溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综合考虑。
溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。
   溶液的pH值还会影响吸附质（溶质）的溶解度，以及影响胶体物质吸附质（溶质）的带电情况。
   由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。
   活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。
   (4) 溶液温度的影响
   因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。
   吸附是放热反应。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质（溶质）放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。
   另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。
   用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。
   (5) 多组分吸附质共存的影响
   应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
   (6) 吸附操作条件
   因为活性炭液相吸附时，外扩散（液膜扩散）速度对吸附有影响，所以吸附装置的型式、接触时间（通水速度）等对吸附效果都有影响。
   综上所述，影响吸附的因素很多，应综合分析，根据具体情况，选择最佳吸附条件，达到最好的吸附效果。

6. 空气净化炭的净化原理

使用初期，空气净化炭的微孔逐渐被包括空气等小分子物质在内的气体所充满，但是随着吸附时间的延长，由于空气净化炭具有对大分子气体吸附能力大的特性，所吸附的空气等小分子气体逐渐被大分子的甲醛、苯、TVOC和菌团微粒等置换出来。结果，空气净化炭中吸附保留的主要是甲醛、苯TVOC和菌团微粒等有害物质。形象的说甲醛、苯、TVOC和菌团微粒等大分子气体就相当于卡在与它尺寸相当的微型管道里，一旦进入就很难出来了。由于接近空气净化炭附近的空气被很快净化，这个区域中的有害气体的含量变低，使得其他区域的有害气体向空气净化炭附近的空气扩散，扩散来的有害气体又很快被净化，如此循环往复就达到了净化空气的作用。

另外在一定的条件下，如强烈的阳光爆晒，空气净化炭中的有害气体何以释放出一部分，恢复部分功能，可再次使用。

7. 活性炭应用中的注意事项有哪些？

（1） 运输与装卸： 活性炭在运输过程中，不得用铁钩拖拽，应防止与坚硬物质混装，不可强烈振动、磨擦、踩、砸，严禁抛掷，应轻装轻卸，以减少炭粒破碎，影响使用。

（2）储存：应储存于阴凉干燥处，防止内外包装袋破裂，防止受潮和吸附空气中其它物质，影响使用效果。严禁与有毒有害气体或易挥发物质混放，存放要远离污染源。

（3）严禁水浸： 活性炭属于多孔性吸附类物质，所以在运输、储存和使用过程中，都要绝对防止水浸，因水浸后，水填充了活性孔隙，减少了活性炭比表面与气体的直接接触，严重影响使用效果。

（4）防止焦油类物质： 在使用过程中，应禁止焦油类粘稠物质进入活性炭床，以免堵塞活性炭孔隙或遮盖了活性炭展开表面，使气体不能与活性炭展开表面接触，失去应用效果，如气体中含有此类物质，应在气体进入活性炭床前进行清除（最好有除焦设备）以达到好的应用效果。

（5）防火： 活性炭在储存或运输时，防止与火源直接接触，以防着火。活性炭再生时避免进氧并再生彻底，再生后必须用蒸气冷却降至800℃以下，否则温度高，遇氧，活性 炭自燃。

（6）使用： 装填时应先筛去因搬运产生的碎粒与粉尘。然后层层均匀铺开，不得从进料孔处直接倒入，以免使大小颗粒装填不均，最终造成气体偏流，影响使用效果。装填结束，开车前应先吹空，吹出活性炭表面粘附粉尘，避免开车后粉尘带入后工段而影响正常生产。

（7）安全需知： 湿的活性炭需要从空气中除去氧，在安全密闭的容器内氧的消耗会造成有毒的环境，假如工人进到含有活性炭的容器内适当取样或低含氧空间作业，应遵守国家相关标准及作业规范。

8. 活性炭产品之间如何区分，应该如何选择活性炭呢？

活性炭是由各种富含碳的原料制造而成。因此，用不同的原料制造的活性炭必然会有不同的特性。一般来说，以煤为原料制造的活性炭通常采用水蒸气或二氧化碳气体活化，产品的形状以颗粒状为主，其孔径分布以微孔居多，更适合于吸附液相和气相中分子量和分子直径较小的物质，吸附性能指标通常以亚甲蓝吸附值和碘吸附值表示；以木屑为原料制造的活性炭通常采取化学法活化，产品的形状以粉状为主，其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制，比较灵活，既可以制造出孔径分布以微孔居多的产品也可制造出孔径分布中孔（过渡孔）占较大比例的产品，后者则比较适合于吸附液相中分子量和分子直径较大的物质吸附性能指标以焦糖脱色率表示；以果壳类为原料制造的活性炭通常采取水蒸气和二氧化碳气体活化，产品的形状以颗粒状为主，由于其特殊材质的因素，其孔径分布介于上述两类活性炭之间，因此其应用范围更为广泛，缺点是受国内原材料的限制，成品较高。

9. 煤质活性炭在水厂应用过程中，反冲洗时会产生大量的粉末怎么办？

（1）活性炭的强度不够

反洗强度大

余氯的影响

自然损坏等等

（2）关于这个问题，大部分用户都会遇到。主要有以下几个方面的原因:

活性炭的强度不够，在使用过程中以及反洗过程中破碎；
余氯跟活性炭发生化学反应，使活性炭变成粉末，反应机理是氯气与碳在水中生成盐酸与二氧化碳。

我厂也有这种情况，主要是与余氯反应后粉化，换椰壳碳，但成本较煤质炭高。