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1、对我国活性炭工业发展的几点思考60045摘 要 对我国活性炭工业的历史和现状进行了回顾。对发展我国活性炭事业提出了若干意见和建议。关键词 活性炭我国的活性炭工业经过半个世纪左右的发展,无论在产品总产量、品种、质量和生产技术等方面都取得了长足的进步。到1995年活性炭年产量已突破9万t,仅次于美国(15~17万t),超过俄罗斯(前苏联8.5万t)、日本和德国(7万t)[1~4],居世界第二位,根据我国海关统计,1994年出口活性炭3.6万t,1995年出口5.3万t,超过美国和日本[3,5],居世界首位。但是与发达国家相比,我国的活性炭工业仍然存在很大差距。
2、主要表现在:科学技术基础薄弱,生产装备落后,企业数量多且分散、生产规模小、产品品种少,劳动生产率不高[6]。同时在对外贸易中由于缺乏宏观调控处于无序状况,导致国产活性炭在国际市场的竞争乏力。为了促进我国活性炭工业的更好发展,谈几点看法与同行们共同商榷。1 活性炭生产中的几个突出问题1.1 物理法生产中的节能和降低原料消耗物理法又称气体活化法。从能量平衡的观点看,一般物理法活化过程中都有1/2~1/3的原料被气化,而大部分转化成可燃性气体。按照热力学计算,这些气体燃烧放出的能量可以满足活化反应、反应所需水蒸气以及后处理的湿炭干燥所需能量的总和。不少企业和活性
3、炭工作者已经在这方面做了一定的工作[7~9],继续深入做好这方面的工作对物理法生产的节能无疑有很大的作用。我国果壳资源有限,而果壳活性炭应用又相当广泛,果壳炭的活化基本上全采用物理法,通常物理法活性炭收率对果壳而言只有8%~10%,有的还更低。如何提高活性炭收率,对缓解果壳资源紧缺和企业增加效益具有重要意义。对于木质原料,在炭化前添加一定量的催化剂可以使炭化收率提高11.26%~15%[10~11]。江西某厂用木屑添加2%无机酸直接进行闷烧制活性炭,其收率达12%~15%。用炭加适当的金属氢氧化物作催化剂,活化收率可提高到50%~70%。同时,产品的孔隙结
4、构也可以用催化剂适当调整[12]。1.2 化学法生产中的污染治理和降低药剂消耗改革开放以来,我国经济持续高速增长,但是环境恶化也是严重的。活性炭可以治理污染,但活性炭生产,特别是化学法生产(绝大部分仍是土法),废水废气没有有效处理,可以说中国的化学法活性炭所取得的不大的经济效益是以沉重的环境代价换取的。化学法活性炭生产企业已在环境保护中亮出“黄牌”,出路何在?答案只能是治理污染,降低化学药剂消耗。就目前氯化锌法而言,现有企业应当完善废水和废气处理。就其技术改造而言,外热式薄层移动床很可能成为化学法主要的活化工艺装置的形式[13],日本专家北川睦夫博士198
5、6年来华讲学时谈及了日本氯化锌法生产活性炭是用外热式两段法回转炉。据我国赴日本和美国的进修人员了解,日本氯化锌法生产活性炭锌耗几乎为零,所采用设备为回转炉;美国磷酸法生产活性炭酸耗0.2以下,所采用炉型亦为回转炉。为此,笔者认为采用间壁加热式回转炉可能行之有效。这一形式主要有如下几个突出优点:①回转式可使物料搅动均匀,活化质量好;②活化反应尾气量只有内热式的1/4~1/5,尾气处理容易,且所得溶液浓度较高,便于回用,尾气污染容易解决,化学药剂消耗也降低了。1.3 深入探讨制造条件和微孔结构的关系,有针对性地满足用户的需求众所周知,活性炭的性质主要决定于孔隙
6、结构。活性炭作为吸附剂,无论是从气体中吸附气体和蒸气还是从溶液中吸附溶解和分散物质,吸附剂的最可几孔径与吸附质的分子大小都有一个合适的匹配问题[14]。国内不少活性炭科技工作者对目前市售的部分活性炭品种的孔分布及其调变都做了不同程度的研究[15~16]。作者及其同事们在研究工作中也对不同类型的原料采用相应的活化剂(包括酸、碱、盐)和其他条件相配合,都制得了孔半径2.0~10.0nm的中孔容积占总孔容40%~60%的高吸附性能的活性炭。同时还对高温下(1000~1200℃)活性炭孔隙的调变作了探索,发现高温锻炼时间在0.5~4h内,孔半径大于15nm的孔在高
7、温下基本上塌缩,微孔特别是中孔增加了,而总孔容基本保持不变。就总体而言,我国活性炭制造基本上仍然处于“必然王国”的阶段,对制造条件和微孔结构的关系研究还很不够。也就是说,大部分生产企业仍然处于“我就生产这些炭,用户拿去试试看的思想”,而针对用户需要,有控制地生产出对口产品还比较困难。因此,广大活性炭工作者系统地深入探讨活性炭制造条件和微孔结构(包括基团)的关系就显得特别需要和迫切。1.4 注意现有活性炭原料资源的有效利用和保护,积极开发新原料我国目前生产的活性炭大体分为木质(包括果壳)和煤质两类。我国是少林国家,生产活性炭只能采用林业加工废料。有些地区采用
8、成片砍伐林木制取活性炭,已经造成该地区的森林破环,水土流失,个别从
