Document number : PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998活性炭厂可行性报告目录第一章活性炭概述活性炭是最早被应用的碳质材料，具有独特的孔隙结构和物化 性质，表现出吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效 后易再生等特点。作为一种优良的吸附剂及催化剂载体，活性炭在 化工、食品、交通、新能源器件、医疗、农业、国防、环境保护等 领域的应用越来越广泛。20世纪初期开始工业化生产的活性炭，作 为一种主要的工业产品，目前在世界范围内依然保持着不断发展的 势头，据安部郁夫介绍，在曰本活性炭初期主要用于工业药品及食 品等生产过程的脱色、精制；从1970左右年开始，作为处理公害的 种手段，活性炭在处理废气和净化废水方面的用量急剧增加；约 在1990年之后，由于大城市及其周围地区自来水水源水质的恶化， 开始大量使用煤质颗粒活性炭进行高度的净水处理。随着科学技术 的进步和国民经济的发展，特别是近年来各国政府都加强了对环境 的保护和治理力度，进一步推动了活性炭的研究与开发，出现了许 多具有特殊功能的新型活性炭材料，应用领域也不断扩大已广泛 应用于环境保护、化学工业、交通能源、食品加工、湿法冶金、药 物精制、军事化学防护和人们的衣食住行等各个领域，是国民经济 和国防建设必不可少的产品。活性炭这一古老而新颖的材料已显示 出良好的发展前景。活性炭是用生物有机物质（例如烟煤、石油、果壳、木屑、果 核、竹基、油焦、茶叶残渣、橄榄油废料、稻壳、糠醛渣和农作物 秸杆等）经炭化、活化制成的黑色多孔疏水性颗粒，由微晶碳和无定 型碳构成，含有数量不等的灰分。活性炭的成分与原材料和制备过 程有关，大多数市售的活性炭含碳约90%左右。第二章活性炭分类活性炭随着其外观形状、制造方法及用途等不同，有各种各样 的名称。从外观形状上分类，市售的活性炭有表2-1中所示的一些 名称；表2-2中为以制造方法为基础的活性炭的名称；可表2-3为活性炭以使用的场合，所涉及的范围很广。表2-1按活性炭的形状分类形状特征粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外，还包括颗粒活性炭的粉化 产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类活性炭的外表而因破碎而具有棱角球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种中空微球状炭大多以树脂为原料，有时直径在50口叫 以下使用时生成的粉末少纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。有丝状、布状及毡状几种蜂巢状活性炭挤压成型为蜂巢状的活性炭。压力损失小活性炭成型物有将活性炭粉末附着在纸、不织布或海绵之类基材上的产品，以及 将活性炭单独地或者与其他材料一同复合加工成各种形状的成型物表2-2活性炭的主要用途气相用排气的处理、净化空气、溶剂回收、脱臭、气体的分离、脱硫脱硝、 工艺气体的精制（二氧化碳气、少缩空气、氢气等）、半导体用气体的 精制、分子筛、放射性气体的保持、调湿、调香、气相色谱的充填 剂、气体分析捕集剂、保鲜、除去臭氧、香烟过滤嘴、天然气的吸附 贮存等液相用上水的处理、高度净化水的处理、超纯水的制造、净水器、下水的处 理、工厂排水的处理、脱色精制、除去异臭异味、净化血液、除去游 离氯、回收黄金、电偶层电容器的电极材料、用于酿造、用于解毒等第三章活性炭的应用及市场前景活性炭应用1、溶剂回收近年来，随着各种工业的发展，使用溶剂的种类也越来越多。 以丙酮为首的各种溶剂，如甲苯、二甲苯等芳香族溶剂，醇类、酯 类以及甲基乙基甲酮(MEK)、异丁基甲基甲酮(MIBK)等溶剂，在合 成纤维与合成树脂工业、印刷业、纸加工业等领域中大量地使用 着。同时，各种产业部门还大量地使用着其他各种溶剂。如氟姪类 及氯姪类有机化合物，用于进行金属的脱脂洗涤及精密机器制造业 中的基盘类洗涤；环己烯酮用于磁记录媒体的制造；二氯甲烷用于 制造摄影胶片等。防止这些溶剂在使用过程中蒸发飞散，进行回收 及无害化处理，从节约资源或者改善劳动卫生条件、保护地球环境 方面来看，是必不可少的事情。排气中所含的有机溶剂，大多数是在涂布、蒸发及干燥等工序 中挥发到空气中的。除了不燃性的溶剂以外，由于受爆炸界限浓度 的限制，通常排出时的浓度都在几千ppm (体积)以下。由于活性炭是比较非极性的物质，对有机质具有很强的亲和 性；即使有水分存在，吸附性能下降的也不大；而且比较价廉等原 因，它在有机溶剂类的吸附中用的很多。2、用压力回转吸附法分离气体用活性炭作为吸附剂的压力回转吸附(Pressure Swing Adsorptiono下面简称PSA)法，能够分离精制的气体有：从空气中 分离氮气、从发酵气体中分离甲烷、从烟道气中分离二氧化碳、从 甲醇分解气体及高炉煤气等分离氢气，以及从作为超低温设备冷媒 的废氮气中分离提纯氮气等。3、气体的吸附贮存活性炭可用于吸附贮存甲烷等气体。作为在常温及比较低的压 力下贮存相当数量气体的手段，可以考虑钢瓶中充填活性炭，使用 吸附贮存气体的方法。4、在空气净化器中的应用许多产业部门中使用着有机溶剂、臭氧及油烟等有害的化学物 质和恶臭物质，并排放至大气中。在这些物质的发生源，为了改善 作业环境、保护操作人员的健康等，一般都是通过换气的方法排出 到外气之中。用这种换气的方法净化作业室的环境，由于换气会导 致作业室空调能量的损失，所以许多作业场所根据调节作业室的温 度、湿度的需要，将换气的风量限定在既设的空调设备能力的范围 之内，存在着不能充分地发挥作业室净化效果的问题。表3-1中列 示了应用吸附剂的空气净化法的概况。表3-1应用吸附剂的空气净化方法净化方法概况交换式净化法吸附净化室内空气中的恶臭物质及有害物质，活性炭的净化能 力降低以后换用新活性炭，适于净化室内空气对有机溶剂类气 体可以使用活性炭，对氨气、硫化氢等生活中的腐败性臭气， 则使用添加了化学药品的活性炭。多数情况是通过化学吸附进 行净化。臭氧的净化法由复印机之类产生的臭氧的净化，通过化学反应净化，多数场 合可以使用蜂巢状成型活性炭。浓缩净化法从低浓度的室内空气中吸附分离恶臭物质，用小风量的热风加 热脱附，以小风量的浓缩气体形式排气到室外，使室内得到净 化的方法排到室外的浓缩气体，多数场合用小型的燃烧装置及 回收装置进行处理使用蜂巢状成型活性炭回转器及疏水性沸石 回转器。除湿法原理与浓缩净化法相同作为吸湿剂使用添加了氯化钾的蜂巢状 成型活性炭回转器及硅胶回转器主要用于露点在10C。以下的低 湿度场合的除湿使用，脱臭也同时进行。5、排烟的脱硫、脱硝关于用活性焦炭进行排烟的脱硫脱硝，己经在发电、焚烧炉、 FCC催化剂再生中获得实际使用。但其普及程度依然有限，它的优 越性能尚未被人们充分认识到。今后，以强化规定、降低成本，以 及根据场合的不同而回收污染物中的资源为课题，在上述领域中进 步进行普及的同时，正期待着应用领域扩大到垃圾的焚烧、小型 锅炉、室内净化，以及高速公路的隧道和处理大城市交通过密地区 的空气等新领域中。1、用于水处理活性炭对水中有机物有卓越的吸附特性。由于活性炭具有发达 的细孔结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如 苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能 力。而且对用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物，如色 度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗 涤剂、合成染料、胺类化合物，及许多人工合成的有机化合物等都 有较好的去除效果。活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力，对同一 种有机污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除 效果。活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运转管理简 单。活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、 铁、氣 诰、锌、钻等。因此 活性炭用于电镀废水、冶炼废水处 理上也有很好的效果。饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污 染。可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回酚 钠盐。我国沈阳自来水公司1967年用活性炭吸附过滤去除由于工业废 水污染引起的地下水的嗅味，取得了较好的效果。也有的单位建造 供水5t/d的活性炭吸附过滤罐，对受污染水源水中的嗅味、酚、 碑、汞、油等均有较好的去除效果，解决集中供水点的饮水问题。 甘肃白银有色金属公司取黄河水作为饮用水源，因取水段受上游石 油化工废水的污染，在净水厂原有净水工艺后.1976年增建起了处 理量为3万nf /d的粒状活性炭装置，该套装置并设有直接电流加热 再生炉。到目前为至整套装置己连续进行了十几年，使用效果良好。粉状活性炭用于给水净化的实例如表3-2。表3-2粉状活性炭净化污染水源实例水厂名 称产水量(104m3/d)净水工艺及投加点平均投加 量（mg/L）活性炭 的作用去除效果进水出水美国阿 林顿水 厂投入吸水井，然后 经过约12公里的输 水管。接触时间 lOmin去除由 于蓝藻 的嗅味40 （嗅 阀）25 （嗅阀）法国奥 利水厂在混凝沉淀池前投 加020除味美国查 尔斯顿 的卡纳 瓦河谷在氯处理之前投加去除THM（三卤 甲烷） 1 OOmg/L净水厂曰本柏 井净水 厂在原小井投加，在 加药池棍合搅拌 40min,投加 3mg/LO?去除洗 涤剂臭氧浓度10mg/LTO2、在产业排水中的应用随着对排水的规定变得严格，活性炭在排水方面的应用主要使 用在用通常的生物性处理方法及物理化学处理方法达不到排水的规 定值的场合。最近，很多地方将工业排水处理以后，作为环境用水 使用。活性炭在产业排水中的应用，有产业排水量比较多的场合与 比较少的场合两种情况。这两种情况的活性炭使用方法是不一样 的。在排水量比较多的场合，排水来自某个特定的工序，其中所含 有的成分很少会发生频繁的变化；而在排水量比较少的场合，排水 中所含有的成分往往每天都不一样，甚至每天中的不同时间也不一 样，变化比较大此外，活性炭还用于食品工业及各种工业部门的液相精制中， 如表3-3。表3-3活性炭液相精制的用例工业种类工业部门产品名称活性炭精制效果食品工业精制糖甘蔗糖A、B、C、D甜菜糖A、B、C糖蜜A、B、C、J、捕集 甜菜碱及谷氨酸淀粉葡萄糖A、B、C、D、F乳制品乳糖A、B、D、F酿造清酒、啤酒A、E、D、防止火 落菌葡萄酒、果酒、酱油A、E、D、防止冷雾威士忌、朗姆、白兰 地、伏特加、食用醋A、E油脂食用油A、 B、 F、 G人造奶油、可可脂、 猪油A、F、G食品添加剂味精、核酸调味品、 乳酸、柠檬酸、酒石 酸、戊烯二酸、抗坏血酸A、 B、 D、 F调味液A、E、F琼脂、果胶、明胶A、F医药工业医药品抗菌性物质、磺胺制 剂、生物碱、纵他命、荷 尔蒙A、B、D、F、H注射剂针剂、注射用水除去致热源化学工业橡胶再生橡胶防止药剂渗透石油液体石油馆份A、F、脱硫酸类、盐类、胺类吸 收液、废油A、B、I、J高分子合