活性炭是一种经过特殊处理的碳，具有多孔结构，填料密度低，比表面积大，可用于过滤吸附或制备催化剂载体。

由于其微孔隙度高，1克活性炭的表面积可超过3000。几乎所有活性炭的应用都是基于活性炭的这一特性。进一步的化学处理可以提高其吸附性能。

活性炭通常由木炭制备。由煤或玉米制成的称为活性煤。活性焦炭是从焦炭中提炼出来的。

[

种类

]煤质活性炭

合成材料活性炭

其他活性炭

按原料来源分

化学活性炭

物理活性炭

化学物理法活性炭

物理化学活性炭

粉末活性炭

颗粒活性炭

成型活性炭

圆柱形活性炭

球形活性炭

活性炭纤维

其他形状的活性炭

活性炭的制备主要包括炭化-活化-再生三个步骤。

碳化：有机原料(果壳、煤、木材等)与空气隔离加热，以减少非碳成分。

活化：炭化后的材料与气体或化学试剂发生反应，腐蚀其表面，产生发达的微孔结构。

再生：活性炭使用后，在不破坏其原有结构的情况下，将吸附在活性炭微孔中的吸附物质去除，恢复其吸附性能。

活化是活性炭制备的关键步骤。

: 010 - 1010 1。物理活化

首先，含碳材料在600-900的温度范围内进行热解，通常在氩气或氮气等惰性气体环境中进行。然后将炭化后的原料在600-1200的高温下暴露于水蒸气、烟气(水蒸气等混合物)、CO或空气等活化气体中，生产分级、筛选、除尘的活性炭。

2. 化学活化

在炭化前，将各种含碳原料和化学品均匀混合，在一定温度下经炭化、活化、化学回收、漂洗、干燥等工序制备活性炭。磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钙、氯化锌等，均可作为活化剂。将碳置于较低的温度(250-600C)下即可活化。一般认为活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，能分解原料中碳氢化合物中所含的氢和氧，产生大量孔隙。由于活化物料的温度较低，质量一致性较好，所需时间较短，因此化学活化优于物理活化。

1、热再生

工业过程中最常见的再生技术是热再生。热再生过程通常包括三个步骤：

干燥：去除活性炭中的水分和其他挥发性成分。

高温碳化：部分吸附在活性炭上的有机物被汽化解吸，部分有机物被分解，与小分子物质解吸，残余组分留在活性炭的孔隙中成为固定碳。

活化：引入CO或水蒸气等气体，去除上一步多孔结构中形成的烧焦的有机残留物，使多孔碳结构重新暴露，使其恢复原有的表面性能。再生过程的核心是活化阶段。

在每个吸附-热再生循环中，部分碳床被烧毁，导致吸附能力丧失。热再生需要很高的温度，这使它成为一个既耗能又商业昂贵的过程。

2. 其他再生技术

由于活性炭热再生的高能量/高成本的特点，其替代方法受到了广泛的关注。目前可用的其他再生方法有：

化学和溶剂再生

微生物再生

电化学再生

超声波再生

湿空气氧化

活性炭已广泛应用于工业、医药、环境、农业、国防、食品等领域。

按活化方法分

活性炭可用于金属表面处理，净化电镀液，去除有机杂质。在镀液中加入多种有机化学物质，提高镀层质量，提高光亮度、光滑度、延展性等性能。由于阳极氧化和阴极还原过程中的直流和电解反应，有机添加剂在溶液中会产生不需要的分解产物。它们的过量积累会对金属镀层的电镀质量和物理性能产生不利影响。活性炭处理去除这些杂质，使电镀性能恢复到所需的水平。

当前位置10-10工业上最常见的化学吸附形式是固体催化剂与气态原料反应物的相互作用。气体反应物可以吸附在由活性炭制成的催化剂表面，形成化学键，改变反应物分子周围的电子密度，使通常不可能发生的反应成为可能。

当前位置活性炭可用于治疗中毒和药物过量。通过摄入活性炭，可以迅速吸收有害物质，避免对人体造成进一步的伤害。在许多国家，活性炭片剂或胶囊是非处方药，用于治疗腹泻、消化不良和肠胃胀气。然而，如果中毒是由于摄入腐蚀性物质，如碱和强酸、铁、硼酸、锂、石油产品或酒精，通常是无效的。活性炭并不能阻止人体吸收这些化学物质。活性炭对强酸或强碱、氰化物、铁、锂、砷、甲醇、乙醇或乙二醇中毒尤其无效。操作不当(如进入肺部)可导致肺部吸入，如果不立即开始治疗，可能会致命。

在分析或制备方案中，以50%w/w的活性炭和硅藻土为固定相，以乙醇溶液(5-50%)为流动相，对碳水化合物(单糖、双糖、三糖)进行低压色谱分离。

活性炭可直接从血浆样品中提取达比加群、阿泊沙班、瑞韦西班、伊多沙班等口服抗凝剂。由于这种活性炭对凝血因子、肝素或大多数其他抗凝剂没有影响，因此可以分析血浆样品中DOACs(一种抗凝药物)的异常作用。

按外观形状分

用于污水处理、废气及有害气体处理、气体净化等：

清理有害溢出物

地下水修复

饮用水过滤

空气净化

从油漆、干洗、汽油配送和其他过程中捕获挥发性有机化合物

烟气处理

[

制备

]在畜牧业生产中，它被用作杀虫剂、动物饲料添加剂、加工助剂、非农原料和消毒剂。

当前位置10-10在有机酿酒中，活性炭可用作加工剂吸附白葡萄浓缩液中的棕色色素。活性炭过滤器可用于过滤伏特加和威士忌中可能影响颜色、味道和气味的有机杂质。将不纯的伏特加以适当的流量通过活性炭过滤器，将产生酒精含量相同的伏特加，从气味和味道来看，有机纯度显着提高。

当前位置多孔材料就像海绵一样可以储存不同类型的气体。气体通过范德华力被碳材料吸附。在较高的温度下，气体可以被解吸或燃烧。活性炭储存是一种很有吸引力的气体储存方法，因为它可以在低压、低质量、小体积的环境中储存，比大型车载压力罐更可行。

活性炭过滤器通常用于压缩空气和气体净化，以去除空气中的油蒸气，气味和其他碳氢化合物。最常见的设计采用一级或二级过滤原理，其中活性炭嵌入过滤介质。

活性炭过滤器还可以用于保留从核沸水反应堆的涡轮冷凝器抽真空的空气中的放射性气体。当这些气体迅速衰变为非放射性固体时，大型木炭床会吸附并保留这些气体。当经过过滤的空气通过时，固体颗粒被困在木炭颗粒中。

当前位置活性炭在实验室中常用来净化含有不需要的有色有机杂质的有机分子溶液。出于同样的目的，活性炭过滤用于大规模精细化工和制药工艺。碳要么与溶液混合，然后过滤掉，要么固定在过滤器中。

活性炭对碘具有良好的吸附效果，可用碘容量(mg/g，典型范围500-1200mg/g)来表示总表面积。许多碳优先吸附小分子。碘值是表征活性炭性能的基本参数。它通过从溶液中吸附碘来测量活性炭的微孔(0至20 A，或高达2nm)含量。

[01:10 . 10]有些碳更善于吸收大分子。糖蜜数或糖蜜效率是通过吸附溶液中的糖蜜来衡量活性炭的中孔(大于20A或大于2nm)含量。活性炭在液相中的脱色能力通常用活性炭对糖蜜溶液的脱色能力来表示。糖蜜值代表了较大吸附剂的潜在孔隙体积。当两种活性炭具有相似的吸附孔体积时，糖蜜数较高的活性炭通常具有较大的进料孔，使吸附剂更有效地转移到吸附空间。

当前位置单宁是大分子和中等分子的混合物。大孔和中孔活性炭均可吸附单宁。活性炭吸附单宁的能力以ppm (200-362 ppm)表示。

当前位置10-10一些碳具有介孔(20 - 50a，或2 - 5纳米)结构，可以吸附中等大小的分子，如染料亚甲基蓝。亚甲基蓝吸附量以g/100g表示(范围11-28g/100g)。

通过吸附饱和四氯化碳蒸汽来测量活性炭的孔隙率。

体积密度是指每单位体积活性炭的质量。大多数活性炭的容重通常为400 ~ 500kg/m3。更高的密度提供更大的体积活性，通常表明活性炭质量更好。

活化

磨损值是活性炭的耐磨性指标，用来衡量活性炭保持其物理完整性和承受摩擦的性能。根据原料和活性水平的不同，活性炭的硬度差别很大。

[

再生

]灰分会降低活性炭的整体活性，降低再活化的效率，这取决于生产活性炭的基本原料(如椰子、木材、煤等)。酸/水溶性灰分含量比总灰分含量更重要。可溶灰分含量低的碳应施用于海水、淡水鱼和珊瑚礁池，以避免重金属中毒和植物/藻类过度生长。

应用

常规活性炭表面具有活性，可被大气中的氧气和氧等离子体蒸气氧化，也可被二氧化碳和臭氧氧化。

活性炭在液相中的氧化是由各种试剂(硝酸、过氧化氢、硝酸钾)引起的。

与其他碳材料一样，活性炭的表面可以在液相中用过氧氟聚醚进行氟烷基化，也可以通过化学气相沉积与各种含氟有机物质结合。这种材料结合了高疏水性和化学稳定性以及导电性和导热性，可以用作超级电容器的电极材料。

磺酸官能团可以附着在活性炭上形成“星团”，可以选择性催化脂肪酸的酯化反应。这种由卤化前体形成的活性炭提供了更有效的催化剂，并且被认为是残余卤素提高稳定性的结果。

活性炭的某些化学性质归因于活性炭表面存在双键。

本文转载：搜狗科学baike.sogou.com/kexue/d34843899612649485.htm，本内容采用CC - BY - SA 3.0授权，用户转载请注明出处