摘要：對(dui)現階(jie)段全國(guo)粉(fen)末狀木質活性炭廠家的(de)(de)生產方法和工(gong)藝(yi)進(jin)行了(le)闡述，對(dui)目前原(yuan)料(liao)缺(que)乏提出了(le)替代原(yuan)料(liao)，并對(dui)新型原(yuan)料(liao)的(de)(de)生產工(gong)藝(yi)進(jin)行論(lun)述。另外，還對(dui)環(huan)保有利(li)的(de)(de)新工(gong)藝(yi)進(jin)行了(le)探索。
進入21世紀，特別是加入WTO，中(zhong)國的(de)經濟迅速發(fa)展，作為(wei)食品、醫療、衛(wei)生、紡織(zhi)、環保等行業所(suo)用的(de)吸附脫色劑活性炭的(de)需(xu)求，也隨之有(you)較(jiao)大的(de)增加。目前(qian)我國生產(chan)活性炭的(de)廠(chang)家有(you)20余家，年總產(chan)量達16萬噸左右。
活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)制(zhi)品的(de)(de)分(fen)(fen)類有許多種方法，就用途不(bu)同，可(ke)分(fen)(fen)為(wei)粉末(mo)狀和顆粒(li)(li)狀，顆粒(li)(li)狀又(you)(you)分(fen)(fen)為(wei)定型炭(tan)(tan)和非定型炭(tan)(tan)。由生(sheng)產的(de)(de)工藝不(bu)同，可(ke)分(fen)(fen)為(wei)物理法活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和化(hua)學法活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。而生(sheng)產的(de)(de)原(yuan)料不(bu)同又(you)(you)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)炭(tan)(tan)和煤質(zhi)(zhi)炭(tan)(tan)。木(mu)(mu)材質(zhi)(zhi)地松(song) 軟(ruan)，組織(zhi)細胞壁內空(kong)間較大(da)，在生(sheng)產木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過程中，活(huo)化(hua)劑可(ke)輕松(song)均勻進入木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)細胞內，增(zeng)加了(le)反應界面， 這種工藝生(sheng)產出的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)吸附性(xing)(xing)(xing)(xing)脫色性(xing)(xing)(xing)(xing)很大(da)。所以木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)法生(sheng)產出的(de)(de)木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，其(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優越又(you)(you)無毒，被(bei)廣(guang)泛應 用于環(huan)保、發酵、除色、除味(wei)、食品、制(zhi)糖等領域。
1 粉末狀木質(zhi)活性(xing)炭(tan)生產方法(fa)
1.1 物理(li)木質活(huo)性炭制作原理(li)及工藝
1.1.1 原理(li)
高溫水蒸氣對(dui)炭化(hua)木質進行活化(hua)。其化(hua)學反應(ying)方(fang)程式：
H2O（氣）+Cx→（900℃）H2+CO+（X-1）CX
1.1.2 工(gong)藝(yi)
首(shou)先(xian)將木質高(gao)溫(wen)下炭化，取出后(hou)粉碎成直(zhi)徑5~25mm的小塊(kuai)。然(ran)后(hou)用(yong)高(gao)溫(wen)水蒸(zheng)氣在活化爐中進(jin)行活化。
高(gao)溫(wen)水蒸氣(qi)(qi)從(cong)(cong)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)爐上(shang)端導入，待活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)完(wan)成(cheng)后，成(cheng)品活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)(cong)反應(ying)(ying)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)爐底部取出(chu)。高(gao)溫(wen)下(xia)的(de)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)是(shi)吸熱反應(ying)(ying)，在(zai)開始(shi)的(de)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)(zhong)需要加(jia)溫(wen)，使整個活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)爐中(zhong)(zhong)的(de)溫(wen)度(du)不(bu)(bu)低于800℃，反應(ying)(ying)進(jin)行中(zhong)(zhong)所(suo)產(chan)生的(de)氫氣(qi)(qi)和一氧化(hua)(hua)(hua)碳燃燒后均放(fang)出(chu)熱量(liang)。在(zai)實(shi)際生產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，由炭(tan)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)釋(shi)放(fang)出(chu)氫氣(qi)(qi)和一氧化(hua)(hua)(hua)碳燃燒后放(fang)出(chu)的(de)熱量(liang)足(zu)以(yi)補充(chong)該反應(ying)(ying)所(suo)需的(de)熱量(liang)，使活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)爐中(zhong)(zhong)的(de)溫(wen)度(du)保持在(zai)800~900℃之間，這(zhe)樣(yang)在(zai)不(bu)(bu)加(jia)熱的(de)情況下(xia)，能使活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)(ying)正(zheng)常進(jin)行。
1.2 化學法(fa)粉末狀木質活(huo)性炭(tan)
1.2.1 原理
氯化(hua)(hua)鋅具有脫水作用，當(dang)氯化(hua)(hua)鋅溶液浸入(ru)木(mu)質原料纖(xian)維中(zhong)，將木(mu)質組織(zhi)細胞中(zhong)的(de)氫、氧元素(su)以水分子的(de)形式脫出，當(dang)木(mu)質中(zhong)的(de)水分子全部(bu)脫出后，木(mu)質被活(huo)化(hua)(hua)為木(mu)質活(huo)性(xing)炭。
1.2.2 工藝
將(jiang)木(mu)質(zhi)粉(fen)碎成(cheng)木(mu)屑(xie)并烘干待用，將(jiang)工業(ye)純的氯(lv)化鋅制成(cheng)PH為4.6~6.6的水(shui)溶液，按木(mu)質(zhi)與氯(lv)化鋅溶液的1:4的比例加入到混合(he)槽中，充(chong)分(fen)攪拌均勻后放置20分(fen)鐘以上。這樣(yang)可(ke)使氯(lv)化鋅溶液完全浸(jin)入木(mu)質(zhi)纖維細(xi)胞(bao)內，為充(chong)分(fen)活化提供條(tiao)件(jian)。
用高溫水蒸氣（500℃±50℃）從(cong)炭化(hua)(hua)爐底端吹入(ru)炭化(hua)(hua)爐中(zhong)，同時將(jiang)放(fang)置的混料(liao)從(cong)炭化(hua)(hua)爐的上端加(jia)(jia)入(ru)，為增(zeng)加(jia)(jia)高溫水蒸氣與混料(liao)反應界面，使木質(zhi)充分炭化(hua)(hua)，炭化(hua)(hua)爐可選(xuan)用回轉式炭化(hua)(hua)爐。
此活化(hua)反應(ying)后，除(chu)作為活化(hua)劑(ji)的氯化(hua)鋅(xin)和(he)木質(zhi)活性炭(tan)產(chan)品外，還(huan)有由化(hua)學反應(ying)而產(chan)生的氧化(hua)鋅(xin)和(he)氫氧化(hua)鋅(xin)，可(ke)用稀鹽酸將氧化(hua)鋅(xin)和(he)氫氧化(hua)鋅(xin)還(huan)原(yuan)成氯化(hua)鋅(xin)，氯化(hua)鋅(xin)可(ke)重新作為炭(tan)化(hua)劑(ji)加入到下一(yi)次炭(tan)活化(hua)反應(ying)中。化(hua)學反應(ying)如下：
ZnO+ZHCl=ZnCl2+H2O
Zn(OH)2+2HCl2-ZnCl2+2H2O
2 現階段粉末狀木質活性炭原(yuan)料(liao)及制作工藝技術的趨勢
2.1 原(yuan)料的替(ti)代
近十幾年，由(you)于水土流失，森林大火頻發(fa)，木材資源急劇減少，國家也對森林保護制(zhi)定的(de)相應(ying)的(de)限采法律。但隨著經(jing)濟的(de)發(fa)展，木質(zhi)活性炭的(de)需求逐年增(zeng)加，現用農作物外殼及(ji)秸桿作為制(zhi)作木質(zhi)活性炭的(de)原料工藝已趨成熟。
2.2 工藝的(de)改(gai)進
現(xian)在人們的保護意識增加(jia)，環保部(bu)門對(dui)企業(ye)制定了排(pai)污標(biao)準。治理(li)排(pai)污的費(fei)用(yong)(yong)對(dui)企業(ye)也是很重的負擔，尋(xun)求一種沒(mei)有污染(ran)或(huo)相(xiang)對(dui)污染(ran)小(xiao)的活(huo)化劑代(dai)替(ti)現(xian)用(yong)(yong)作為活(huo)化劑的氯化鋅是解決(jue)此問題的好方法。用(yong)(yong)磷酸(suan)、硫酸(suan)等作為活(huo)化劑替(ti)代(dai)氯化鋅的試驗已在實驗室中完成，如中式成功便可(ke)用(yong)(yong)于(yu)企業(ye)的生產中。
另外，沒有(you)污染的(de)物理(li)法活(huo)性炭的(de)工(gong)藝也被(bei)環保(bao)部門推薦(jian)，一些生產廠家現也有(you)改用此工(gong)藝生產木(mu)質活(huo)性炭，據(ju)報導，一些先進的(de)沒有(you)污染的(de)流態化工(gong)藝及輻(fu)射工(gong)藝的(de)研究也有(you)了新的(de)進展。
3 結束語
活(huo)性炭(tan)的(de)(de)原料(liao)替(ti)代及(ji)沒有(you)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)生產(chan)工藝、制作(zuo)設備的(de)(de)更(geng)新都有(you)了較大的(de)(de)改進。先進的(de)(de)生產(chan)工藝既可(ke)減少對環境的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)，節約原料(liao)成(cheng)本，同時(shi)也能(neng)增(zeng)加生產(chan)的(de)(de)效率。今后還(huan)需廣(guang)大科(ke)學工作(zuo)者繼續努力(li)，力(li)求守善，為中國的(de)(de)經濟發(fa)展做出(chu)貢獻。