活性炭

活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主要成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭上在元素组成方面，80%-90%以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除I碳元素外，还包含布两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合。

基本信息

• 中文名：活性炭
• 别名：炭素
• 英文名：activatedCarbon
• 化学式：c
• 外观：黑色
• 溶解度（水）：不溶于水

• 相对分子质量：12.01
• 公司：上海熙碳环保科技有限公司

应用

在汽车油气回收、油漆的溶剂回收和污水等污染控制方面，活性炭的孔隙度和比表面积必须控制在很窄的范围内。轮胎的磨损寿命、摩擦性和使用性能与添加的炭黑比表面积相关。

活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料，它其有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高，且可方便再生等特点，被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域，其需求量随着社会发展和人民生活水平提高，呈逐年上升的趋势，尤其是近年来随着环境保护要求的日益提高，使得国内外活性炭的需求量越来越大，逐年增长。

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简介

活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。活性炭的成品有粉末炭、造粒炭与破碎炭。

活性炭作为人造材料，是在1900年和1901年才发明的，发明者使Raphael von Ostrejko,取得英国专利B.P.14224(1900);英国专利B.P.18040（1900）德国专利Ger.P.136792（1901）。

结构

活性炭具有微晶结构。基本微晶的排列是完全不规则的。微晶高度为0.9～1.2 nm；宽度(如果是圆形横截面则为直径)约2.0～2.3 nm。其大小往往因高温处理而显著增大。通常，活性炭由活化过程中产生微孔、过渡孔或大孔。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC 1972）的规定，微孔的有效半径低于2nm；过渡孔的有效半径在2～50nm范围内；大孔的有效半径大于50nm。 

应用历史

在20世纪初活性炭作为专利被发明之前，历史上有文献记载与许多提法的更多的是关于木炭应用的历史。

公元前3750年，已知最早使用木炭的是埃及人和苏美尔人。公元前1550年，古埃及有木炭作为医用的记载。希腊医生希波克拉底（公元前460-359）和普林尼用木炭治疗羊癫疯和炭疽。公元前450年的腓尼基商船，饮用水被储存在烧焦的木制桶里，是历史上一直到18世纪海上饮用水的储存方法。同一时期，印度教宗教文件中还提到利用沙子和木炭过滤和净化饮用水。 

157年，克劳迪乌斯医疗论文中提到了蔬菜和动物来源制备的木碳，用于治疗多种疾病。中国明代李时珍（公元1518-1593年）所编著的本草纲目中提及木炭用于治疗疾病。1773年，舍勒通过大量实验发现木炭的吸附能力并且可以吸附各种气体。1777年，报道了木炭热效应与吸附气体的能力，导致后来的“冷凝吸附理论” 的提出。

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1785年，舍勒研究了木炭吸附气体，其吸附能力从蒸气到一系列的有机化学物质以及各种水溶液中使用木炭脱色，特别是生产酒石酸的商业应用。在这个时候，制糖行业一直在寻找一种有效的糖浆脱色的方法。但是，木材木炭在这个时候并没有特别有效的发挥这一作用，大概是因为孔隙度开发的程度尚未达到糖浆脱色所用木炭的程度的要求。

1805年至1808年，Delessert在甜菜酿酒中成功的使用木炭脱色。1815年，大部分制糖行业已转用颗粒状骨炭作为脱色剂。

1822年，Bussy表明，影响活性炭脱色性能的除了固有的原始材料，还取决于热加工和颗粒大小的成品。他表明，炭化过高温度或过长，降低了吸附性能和孔隙度，虽然他没有办法衡量这一因素。 这是第一次记录活性炭生产的热和化学过程。

1841年，斯加登在加热再生的骨碳之前系统化的使用盐酸酸洗。这有效地消除了矿物盐吸附的碳。他还介绍了在德国的第一个连续立窑生产以及再生骨碳的过程。

1854年，豪斯介绍了成功应用于伦敦下水道系统过滤器中去除蒸气和气体中的杂质的碳。1862年，Lipscombe制备出了使用碳净化的饮用水。1865年，猎人发现了使用椰子壳为原料的炭具有很好的气体吸附性能。1881年，凯泽尔首次使用'吸附'这个词来形容吸收气体的碳。

1901年，Raphael von Ostrejko发明以金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳或水蒸气与炭化材料反应制造活性炭，并先后取得英国和德国专利。1911年，奥地利的一家工厂生产出活性炭，商标名称为Eponit。1914年至1918年，第一次世界大战有毒气体进入战场，颗粒活性炭作为吸附剂得到规模化大量生产用于军事用途的防毒面具。

1918后18年，战时发展大规模严密控制生产活性炭导致战后活性炭商业化生产及应用。在欧洲制造活性炭的新原料取得了很大进展。 椰子，杏仁壳氯化锌，生产出的活性炭具有较高的机械性和吸附气体和蒸气的能力。1935-1940年，在捷克斯洛伐克通过木屑氯化锌活化生产活性炭，用于回收挥发性溶剂和清除苯煤气。