摘要：粉狀活性(xing)炭(tan)性(xing)能優良(liang)，其應用領(ling)域逐步擴(kuo)大，相關行業不斷對(dui)生產方法、工藝(yi)路線進行研究和(he)改進以滿足國民經濟發展需(xu)求。

隨著(zhu)食品、醫藥、輕工、環保等行(xing)業的(de)發展(zhan)，活性炭(tan)作(zuo)為(wei)一種吸(xi)附(fu)脫色劑(ji)，其用量(liang)迅速增加。建國初期我國活性炭(tan)的(de)年產(chan)量(liang)僅(jin)為(wei)30多噸，至1996年，全國生產(chan)廠家有(you)二百(bai)多個(ge)，年產(chan)量(liang)達13萬噸。

根據活性炭的用途不同可將其制成粉狀和粒狀，粒狀活性炭又分定型炭（例：柱狀、球狀等）和非定型炭；根據生產中所用活化劑的不同又可將其分為物理法活性炭和化學法活性炭；根據生產原料不同亦可分為木質炭和煤質炭，因木質原料孔隙度大，內部細胞組織有許多天然孔隙（木炭的比表面積為206-429m²/g），使活化劑易進入，且接觸反應面大易活經，而煤則不同（煤制焦炭的比表面積僅為20-80m²/g），故(gu)與活化劑(ji)的(de)(de)反應面比木(mu)(mu)炭小(xiao)的(de)(de)多。總之，以(yi)化學(xue)法木(mu)(mu)質(zhi)粉(fen)狀活性炭的(de)(de)脫(tuo)色(se)性能較佳，它在水解發(fa)(fa)酵有機合成制(zhi)糖(tang)制(zhi)藥凈(jing)水和(he)環保(bao)等領(ling)域，用(yong)于(yu)除去(qu)發(fa)(fa)色(se)體膠質(zhi)，吸附異味(wei)，防止(zhi)液體渾濁，除去(qu)泡沫，提高蒸發(fa)(fa)結晶速(su)度。例(li)：我省滿城檸檬酸(suan)(suan)廠(chang)(chang)(chang)、保(bao)定磺酸(suan)(suan)廠(chang)(chang)(chang)、保(bao)定化工二廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)木(mu)(mu)糖(tang)車(che)間、邢臺(tai)植酸(suan)(suan)廠(chang)(chang)(chang)、石(shi)家莊副(fu)食二廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)味(wei)精(jing)車(che)間、趙縣葡萄(tao)糖(tang)廠(chang)(chang)(chang)、華北藥廠(chang)(chang)(chang)淀粉(fen)分(fen)廠(chang)(chang)(chang)、辛集飴糖(tang)廠(chang)(chang)(chang)和(he)乳酸(suan)(suan)廠(chang)(chang)(chang)等均采用(yong)粉(fen)狀木(mu)(mu)質(zhi)活性炭作為產品的(de)(de)精(jing)制(zhi)脫(tuo)色(se)劑(ji)。由于(yu)其(qi)用(yong)量大，涉(she)及(ji)(ji)范圍廣(guang)，故(gu)國內各生產、科研(yan)單(dan)位不斷對(dui)其(qi)生產工藝(yi)技術(shu)設備(bei)等進行(xing)探索研(yan)究及(ji)(ji)改(gai)進。

1 粉(fen)狀木質(zhi)活性炭的生(sheng)產方(fang)法

1.1 化學法粉狀木(mu)質活性(xing)炭

1.1.1 原理

化(hua)(hua)學法(fa)(fa)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)成(cheng)熟工(gong)藝為(wei)氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)法(fa)(fa)，國內(nei)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)生產廠大多采用(yong)該法(fa)(fa)，其活(huo)化(hua)(hua)原理為(wei)：氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)在炭(tan)(tan)化(hua)(hua)活(huo)化(hua)(hua)中(zhong)(zhong)(zhong)有脫水(shui)作(zuo)用(yong)，使用(yong)機木(mu)(mu)質(zhi)原料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)氫氧元素(su)以水(shui)的(de)形式逸(yi)出，如(ru)此可降低炭(tan)(tan)化(hua)(hua)活(huo)化(hua)(hua)溫度(du)，改變熱解路線，另外(wai)氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)溶(rong)液對木(mu)(mu)質(zhi)原料(liao)(liao)有溶(rong)解侵(qin)蝕(shi)作(zuo)用(yong)，故可順利滲透到原料(liao)(liao)內(nei)部，到達木(mu)(mu)質(zhi)原料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)纖維形成(cheng)的(de)細孔(kong)中(zhong)(zhong)(zhong)，以實現完全活(huo)化(hua)(hua)，活(huo)化(hua)(hua)過程中(zhong)(zhong)(zhong)氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)多數(shu)留(liu)在炭(tan)(tan)中(zhong)(zhong)(zhong)起骨架(jia)作(zuo)用(yong)而(er)形成(cheng)的(de)炭(tan)(tan)則沉積在骨架(jia)上，當(dang)最后(hou)用(yong)水(shui)洗(xi)掉氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)后(hou)，則炭(tan)(tan)形成(cheng)多孔(kong)，從而(er)具有吸附、脫色作(zuo)用(yong)。

1.1.2 工藝過(guo)程

捏(nie)(nie)合(he)：首(shou)先將工(gong)(gong)業品氯化(hua)鋅配成45-50波(bo)美(mei)度(du)的(de)水溶(rong)液，其pH值(zhi)為4.5-6.5（指-滴氯化(hua)鋅溶(rong)液溶(rong)于25ml蒸餾水中所(suo)(suo)測值(zhi)），然后與烘干(gan)的(de)木屑以(yi)1:3-4的(de)固液比投入捏(nie)(nie)合(he)機中，使充(chong)分捏(nie)(nie)合(he)均勻，捏(nie)(nie)合(he)時間不小(xiao)于15分鐘，以(yi)保證氯化(hua)鋅溶(rong)液充(chong)分進入纖維內部。若采用(yong)其它混合(he)方式如(ru)簡(jian)單人工(gong)(gong)攪拌或靜止浸(jin)泡，則(ze)所(suo)(suo)需混合(he)時間應(ying)延長。

炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活化(hua)(hua)(hua)：連續生產中采用內(nei)熱式回轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)為(wei)(wei)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)主(zhu)體設備，其熱載體為(wei)(wei)高溫(wen)煙道氣(qi)。傳熱方(fang)式為(wei)(wei)：高溫(wen)煙道氣(qi)與(yu)物(wu)(wu)料呈逆流直接接觸(chu)傳熱。物(wu)(wu)料流動(dong)方(fang)向(xiang)為(wei)(wei)：從回轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)高端連續加(jia)入(ru)捏合均(jun)勻的(de)(de)物(wu)(wu)料，靠回轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)轉(zhuan)動(dong)與(yu)斜度使物(wu)(wu)料慢慢地由高向(xiang)低(di)移(yi)動(dong)。由于物(wu)(wu)料在(zai)爐(lu)(lu)(lu)內(nei)不斷(duan)翻轉(zhuan)移(yi)動(dong)從而保(bao)證(zheng)物(wu)(wu)料炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活化(hua)(hua)(hua)均(jun)勻，產品質(zhi)量(liang)穩(wen)定。炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活化(hua)(hua)(hua)時(shi)應(ying)嚴(yan)格(ge)控(kong)制反(fan)應(ying)溫(wen)度，雖提高溫(wen)度對反(fan)應(ying)有利，但氯化(hua)(hua)(hua)鋅的(de)(de)損失量(liang)增(zeng)加(jia)（例(li)500℃氯化(hua)(hua)(hua)鋅的(de)(de)蒸氣(qi)壓(ya)為(wei)(wei)10mmHg，610℃為(wei)(wei)100mmHg，732℃為(wei)(wei)760mmHg），所(suo)以在(zai)保(bao)證(zheng)活性(xing)炭(tan)質(zhi)量(liang)的(de)(de)前提下應(ying)盡力降低(di)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度。該工段(duan)工藝條件控(kong)制在(zai)：溫(wen)度為(wei)(wei)450-550℃，時(shi)間40分鐘，回轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)轉(zhuan)速為(wei)(wei)2-3轉(zhuan)/分。

回(hui)收(shou)：從(cong)回(hui)轉爐中(zhong)卸出的(de)物料(liao)中(zhong)除含有(you)(you)炭及氯化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)外，還含有(you)(you)因高(gao)溫和(he)水蒸氣存在(zai)下反(fan)應(ying)(ying)生成的(de)氧化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)和(he)氫氧化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)，故需將其進行(xing)處理，目(mu)的(de)有(you)(you)兩個，一個是使(shi)氧化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)和(he)氫氧化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)反(fan)應(ying)(ying)變(bian)為可作為活(huo)化(hua)劑(ji)的(de)氯化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)，二是較大限度的(de)回(hui)收(shou)氯化(hua)鋅(xin)(xin)(xin)，以循環使(shi)用(yong)降低成本。所(suo)包含的(de)反(fan)應(ying)(ying)為：

Zn(OH)₂+2HCl=ZnCl₂+2H₂O

ZnO+2HCl=ZnCl₂+H₂O

采用(yong)多級逆流回(hui)收洗滌方(fang)法，當(dang)洗液中(zhong)氯(lv)化鋅濃度高(gao)達(da)40波(bo)美(mei)度時，返回(hui)到捏合工段循環使用(yong)。

 凈(jing)化(hua)除(chu)雜：因生產中(zhong)采用的(de)設備大多為鐵(tie)(tie)(tie)(tie)器設備，導致產品中(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)含量超標，故需(xu)除(chu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)。其(qi)過程為將回收工段送來(lai)的(de)物(wu)(wu)料(liao)加(jia)(jia)入(ru)除(chu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)池（非鐵(tie)(tie)(tie)(tie)設備），再加(jia)(jia)入(ru)自來(lai)水使其(qi)剛(gang)好浸沒物(wu)(wu)料(liao)，然后加(jia)(jia)入(ru)占物(wu)(wu)料(liao)量45%的(de)工業鹽酸，在95℃左右(you)間歇攪拌(ban)反(fan)應2小時以上，最后反(fan)復(fu)漂洗過濾(lv)。至洗液達中(zhong)性為止。

脫水：洗至中(zhong)(zhong)性(xing)的物(wu)料(liao)先采(cai)用(yong)三足(zu)離心(xin)機或板框壓濾機脫除其中(zhong)(zhong)大部(bu)分水份。然后(hou)在轉(zhuan)筒干(gan)燥機中(zhong)(zhong)干(gan)燥至水份小于10%后(hou)送去粉碎(sui)包裝。

粉(fen)碎(sui)包裝：國內生產廠大多采用(yong)球磨機進行粉(fen)碎(sui)，其產品細(xi)度應據用(yong)戶要(yao)求進行調整(zheng)。粒度越小(xiao)脫色效果(guo)越好，但粒度過小(xiao)影響過濾速度，一般控(kong)制在粒徑≥120目為佳。

1.1.3 該法(fa)優缺點

優點：該法制(zhi)備(bei)的活性炭(tan)孔(kong)隙率大(da)，且可(ke)通過調整活化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的濃度生產不同孔(kong)徑(jing)的活性炭(tan)，另外用(yong)氯化(hua)(hua)(hua)鋅(xin)作活化(hua)(hua)(hua)劑(ji)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)活性溫度低(di)易操(cao)作、能耗小，同時氯化(hua)(hua)(hua)鋅(xin)可(ke)回收循環使用(yong)。

缺(que)點：因在(zai)炭化(hua)活化(hua)時有部分氯化(hua)鋅進入大氣，另外回收工段使(shi)用(yong)揮發性(xing)鹽酸，兩者對大氣均有一定(ding)程度污染。

1.2 物(wu)理法粉狀木(mu)質(zhi)活性炭

1.2.1 原理

用高溫水蒸氣高溫煙道氣（CO₂氣體）及高(gao)溫空(kong)氣對炭(tan)進行活化(hua)的方法(fa)(fa)為物理活化(hua)法(fa)(fa)。

實(shi)際生產(chan)中，大多采(cai)用(yong)高溫(wen)水(shui)蒸氣作活化劑，如我(wo)省保定賢臺活性炭(tan)廠即用(yong)該法。

1.2.2 用水蒸氣為活化劑的生(sheng)產工藝

原料炭化(hua)：首先使木質(zhi)原料在(zai)450-600℃范圍內炭化(hua)完全，然后破碎為2-30mm的塊待(dai)用。

炭化(hua)(hua)(hua)(hua)料的(de)(de)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)因水蒸氣(qi)與炭在高溫下(xia)的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)為吸(xi)熱(re)(re)反(fan)(fan)應(ying)，當系統(tong)溫度(du)達800-900℃時，反(fan)(fan)應(ying)開始進(jin)行(xing)(xing)，但由(you)于反(fan)(fan)應(ying)吸(xi)熱(re)(re)會使物料溫度(du)低(di)于800℃。影響反(fan)(fan)應(ying)速度(du)，為保證溫度(du)在800-900℃，需補充熱(re)(re)能(neng)。因產(chan)物中(zhong)有氫氣(qi)和(he)一氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)生(sheng)成而該兩種(zhong)氣(qi)體均可燃(ran)燒放出(chu)熱(re)(re)量，所以實際生(sheng)產(chan)中(zhong)即利用該部(bu)分燃(ran)燒熱(re)(re)補償反(fan)(fan)應(ying)吸(xi)熱(re)(re)造成的(de)(de)熱(re)(re)消耗。炭化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)在多管活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)中(zhong)進(jin)行(xing)(xing)。炭化(hua)(hua)(hua)(hua)后的(de)(de)物料從(cong)(cong)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)的(de)(de)爐(lu)(lu)口加入活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑水蒸氣(qi)從(cong)(cong)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)上(shang)部(bu)通入，活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)完成后，活(huo)性炭從(cong)(cong)下(xia)部(bu)卸出(chu)，而下(xia)部(bu)排出(chu)的(de)(de)氣(qi)體送入爐(lu)(lu)膛中(zhong)燃(ran)燒。

1.2.3 該法優缺點

優點：用水蒸氣作活化(hua)劑(ji)，使(shi)炭表面純凈，因反應吸熱(re)，不會使(shi)物(wu)料(liao)在活化(hua)中局部過熱(re)而影響收率，同時該法無(wu)污染節省燃料(liao)。

缺點：因耐火(huo)材料和(he)木炭(tan)的傳熱(re)系數小，易造(zao)成管內物料溫度(du)不(bu)均，活化不(bu)一(yi)致(zhi)而(er)影響產品質量的穩定。

2 粉狀(zhuang)木質活性炭的(de)工(gong)藝、技術改(gai)進方向

2.1 生產(chan)原料

雖用(yong)(yong)木(mu)材(cai)作原料制(zhi)備的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭質量較好，但由于近年(nian)(nian)來樹木(mu)的(de)亂砍亂伐，再加之(zhi)包裝建筑(zhu)裝修一次性(xing)(xing)衛生(sheng)用(yong)(yong)具等每年(nian)(nian)也要消耗掉大(da)量木(mu)材(cai)，而(er)木(mu)材(cai)資(zi)源再生(sheng)速度很慢，少則幾年(nian)(nian)，多則十(shi)幾年(nian)(nian)或幾十(shi)年(nian)(nian)，故造成我國木(mu)材(cai)資(zi)源短缺的(de)現狀。為推(tui)進(jin)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭行(xing)業的(de)健康發展，我國有(you)關部門曾就用(yong)(yong)不同原料代(dai)替木(mu)材(cai)研制(zhi)生(sheng)產活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭進(jin)行(xing)了大(da)量工作。例如用(yong)(yong)稻殼制(zhi)備活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭，用(yong)(yong)廢棄(qi)植物制(zhi)取可燃(ran)氣炭和焦油(you)印，用(yong)(yong)工業水解渣(zha)制(zhi)備活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭，除此之(zhi)外也有(you)用(yong)(yong)甘(gan)蔗渣(zha)有(you)機工業廢料等為原料制(zhi)備活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)報(bao)道(dao)。

2.2 生產工藝

因目前(qian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學法活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭大(da)都(dou)采用(yong)氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)作(zuo)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，因大(da)氣(qi)污(wu)染問題限制(zhi)了它的(de)(de)發展，故人們在不斷探索以其它無(wu)污(wu)染或(huo)污(wu)染小(xiao)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)代替氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)的(de)(de)新生(sheng)產工藝。例有報(bao)道用(yong)硫酸作(zuo)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)可(ke)制(zhi)備高(gao)脫色(se)力(li)的(de)(de)脫色(se)劑(ji)(ji)，且炭化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)由氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)法的(de)(de)450-550℃降為250-300℃的(de)(de)，用(yong)磷(lin)酸作(zuo)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，可(ke)基本消除污(wu)染，且產品質量穩定，操作(zuo)條(tiao)件(jian)易控，另外據新資料報(bao)道，用(yong)輻射工藝和(he)流(liu)態化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工藝制(zhi)備活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)小(xiao)試(shi)研究正在進行(xing)。

隨著人們(men)(men)環保意(yi)識的(de)增強，物理(li)法(fa)活(huo)(huo)性(xing)炭工(gong)藝將逐漸被人們(men)(men)所(suo)重視。為改(gai)善物理(li)法(fa)活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)吸附(fu)性(xing)能，各生產單位進行過不(bu)少嘗試，例如將一次高溫(wen)水蒸(zheng)氣活(huo)(huo)化工(gong)藝改(gai)為兩次，可顯著提高產品的(de)脫色(se)力。

2.3 生產設備

活(huo)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)是活(huo)性(xing)炭生產(chan)的(de)關(guan)鍵設備(bei)。用回轉爐(lu)(lu)雖(sui)操(cao)(cao)作簡單、勞動強度小物料活(huo)化(hua)(hua)均(jun)勻，產(chan)品質量穩(wen)定，但(dan)因煙道(dao)氣溫度高(gao)(gao)，氣相中有(you)部分氯(lv)化(hua)(hua)鋅(xin)帶(dai)入而增加消(xiao)耗(hao)，若用平板爐(lu)(lu)，雖(sui)效率(lv)低，偶有(you)炭化(hua)(hua)活(huo)化(hua)(hua)不均(jun)等缺點(dian)，但(dan)操(cao)(cao)作靈活(huo)性(xing)大，污染易解決。如何對兩者(zhe)進行(xing)(xing)權衡，有(you)關(guan)專家正對此進行(xing)(xing)探索(suo)，相信不久的(de)將來會有(you)污染小機械化(hua)(hua)程(cheng)度高(gao)(gao)產(chan)品質量穩(wen)定的(de)高(gao)(gao)效活(huo)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)問(wen)世。

粉碎干(gan)燥(zao)(zao)設(she)備(bei)是活性炭各生產工(gong)藝中必用(yong)(yong)的(de)(de)設(she)備(bei)。傳(chuan)統粉碎設(she)備(bei)大(da)多采用(yong)(yong)不同規格的(de)(de)礦用(yong)(yong)球磨機(ji)，效(xiao)率(lv)低(di)動力(li)消耗大(da)、噪音污染嚴重、目前(qian)一些(xie)大(da)企(qi)業(ye)(ye)已改用(yong)(yong)雷蒙機(ji)，該機(ji)效(xiao)率(lv)高，粉碎均勻，濾速(su)快。關于干(gan)燥(zao)(zao)設(she)備(bei)，大(da)都(dou)采用(yong)(yong)炭化(hua)(hua)活化(hua)(hua)爐的(de)(de)余熱(re)(re)作干(gan)燥(zao)(zao)熱(re)(re)源，采用(yong)(yong)固定箱式或回轉爐式干(gan)燥(zao)(zao)設(she)備(bei)，但均存在粉大(da)、效(xiao)率(lv)低(di)的(de)(de)缺點有些(xie)企(qi)業(ye)(ye)已改用(yong)(yong)其(qi)它效(xiao)果(guo)更(geng)好的(de)(de)設(she)備(bei)，例真(zhen)空干(gan)燥(zao)(zao)流(liu)化(hua)(hua)沸(fei)騰(teng)床(chuang)干(gan)噪等。我國(guo)化(hua)(hua)工(gong)部機(ji)械化(hua)(hua)工(gong)研(yan)究(jiu)院下屬的(de)(de)粉碎設(she)備(bei)研(yan)究(jiu)所(suo)和干(gan)燥(zao)(zao)設(she)備(bei)研(yan)究(jiu)所(suo)每(mei)年(nian)都(dou)有新型設(she)備(bei)研(yan)制(zhi)成(cheng)功，投放市場，供各企(qi)業(ye)(ye)參考選用(yong)(yong)。

3 結語

活(huo)性炭作為涉及各行各業吸附脫色的產品，近(jin)年來(lai)從原料到工(gong)藝設備均有很大的改進(jin)和發(fa)展，但仍還存在不少(shao)問題，需(xu)各專業的人員(yuan)共同努(nu)力，以求不斷完(wan)善，滿足國(guo)民經濟(ji)的發(fa)展。