活性炭应用理论与技术

第一章 概论

第一节 活性炭的主要特征和用途

一、物理结构与分类

二、化学性质与功能

三、分析测定方法

四、主要类别与用途

第二节 活性炭的吸附基础理论

一、吸附的作用力

二、物理吸附和化学吸附

三、吸附等温线及其解析方法

四、吸附热效应

参考文献

第二章 活性炭在液相中的应用

第一节 影响活性炭液相吸附的主要因素

一、活性炭添加量

二、时间

三、温度

四、酸碱度

五、作业方式

第二节 活性炭在制药工业中的应用

一、维生素

二、抗菌素

三、去致热原

四、激素

五、活性炭直接用于医疗

第三节 活性炭在食品工业中的应用

一、蔗糖

二、葡萄糖

三、乳酸

四、柠檬酸

五、味精

六、食用油脂

七、酒类

第四节 活性炭在水处理中的应用

一、上水的活性炭处理

二、下水的活性炭处理

三、活性炭水处理中的应用实例

参考文献

第三章 活性炭在气相中的应用

第一节 工业气体分离精制过程中的应用

一、工业气体的精制分离方法

二、在工业气体分离精制中的应用

三、其他气体的来源与处理

四、展望

第二节 有毒、有害气体的净化处理

一、概述

二、空气污染物治理的应用事例

第三节 挥发性有机溶剂的吸附回收利用技术

一、溶剂回收的概要

二、用活性炭吸附溶剂后的回收

三、活性炭回收溶剂技术在我国的应用

第四节 室内用活性炭的功能和应用

一、室内污染源的种类、危害及来源

二、常用室内空气的处理方法

三、活性炭的吸附原理

四、活性炭的特殊功能及室内应用

第五节 活性炭在储能技术中的应用

一、活性炭的储氢技术

二、活性炭与电化学

参考文献

第四章 活性炭作为催化剂和催化剂载体的应用

第一节 概述

一、活性炭的催化作用

二、活性炭作为催化剂和催化剂载体的特性与改性

第二节 活性炭作为催化剂的应用

一、卤化及脱卤化反应

二、氧化及氧化脱氢反应

第三节 工业应用的活性炭催化剂

一、活性炭在排烟脱硫中的应用

二、活性炭在制浆白液氧化中的应用

三、活性炭在分解臭氧中的应用

第四节 负载型活性炭的制备及应用

一、催化剂载体

二、活性炭作为催化剂载体的条件

三、活性炭作为催化剂载体的影响因素

四、负载型活性炭的制备方法

五、负载型活性炭催化剂的应用技术

第五节 生物活性炭的制备与应用

一、生物活性炭的定义与特征

二、生物活性炭的制备

三、生物活性炭的应用

四、生物活性炭中微生物的机能与定量

五、生物活性炭的再生

六、展望

参考文献

第五章 活性炭应用的新领域

第一节 医用活性炭

一、治疗外伤

二、作口服药使用

三、活性炭在癌症治疗方面的应用

四、血液净化

五、在其他方面的应用

六、活性炭在医学领域的应用展望

第二节 防辐射用活性炭

一、概述

二、放射性碘的捕集

三、放射性稀有气体的捕集

四、活性炭类捕集材料及现存的问题

第三节 电子行业用活性炭

一、炭材料的电学性能

二、活性炭在双电层电容器方面的应用

三、炭材料作为电极材料方面的应用

第四节 纳米活性炭的制备和应用

一、纳米技术及纳米材料的特征

二、纳米炭材料

三、纳米活性碳纤维及其制备

四、纳米活性碳纤维的应用

第五节 新型活性炭材料

一、炭材料的多样性

二、新型炭材料

三、活性炭材料的多样性

参考文献

第六章 活性炭的再生技术和设备

第一节 活性炭的再生原理

第二节 活性炭的热再生技术

一、活性炭开始再生时间的确定

二、活性炭再生的条件

三、活性炭的再生系统

第三节 活性炭酸、碱药剂的再生

第四节 活性炭的其他化学再生技术

一、湿式氧化再生法

二、臭氧氧化再生法

三、电化学再生法

四、溶剂再生法

第五节 活性炭的其他再生方法

一、生物再生法

二、光催化再生法

三、超临界流体再生法

四、微波辐射再生法

五、超声波再生法

第六节 工业性再生装置的种类及其特点

第七节 活性炭再生的评价

第八节 再生的经济性

参考文献

第七章 活性炭吸附塔设备的设计及运行管理

第一节 恒温活性炭固定床吸附塔的操作分类和物料衡算方程

一、按体系的波带数分类

二、单波带体系按吸附相平衡关系分类

三、单波带体系在恒温或接近恒温下操作

四、单波带体系进料中溶质浓度的高低

五、床层内流动相流动模型的不同

六、固定床吸附塔的进料输入方式

第二节 恒温固定床吸附塔的连续性方程

第三节 传质区模型

一、恒温固定床吸附塔的透过曲线

二、吸附等温线对透过曲线的影响

三、操作方式对透过曲线的影响

第四节 传质区和透过点的计算

第五节 多组分的固定床吸附

第六节 活性炭吸附塔设备的运行管理

一、粉状活性炭的加料

二、粒状活性炭装置的管理

三、活性炭吸附装置的检查

四、活性炭吸附装置的材质

参考文献

《活性炭应用理论与技术》共分为概论、活性炭在液相中的应用、活性炭在气相中的应用、活性炭作为催化剂和催化剂载体的应用、活性炭应用的新领域、活性炭的再生技术和设备以及活性炭吸附塔设备的设计及运行管理七部分。《活性炭应用理论与技术》内容翔实，叙述全面，适合从事活性炭企业的生产技术人员及活性炭应用领域的相关人员阅读与参考。

蒋剑春 等编著，化学工业出版社

《活性炭应用理论与技术》共分为概论、活性炭在液相中的应用、活性炭在气相中的应用、活性炭作为催化剂和催化剂载体的应用、活性炭应用的新领域、活性炭的再生技术和设备以及活性炭吸附塔设备的设计及运行管理七部分。《活性炭应用理论与技术》内容翔实，叙述全面，适合从事活性炭企业的生产技术人员及活性炭应用领域的相关人员阅读与参考。

历史记载

活性炭应用的历史，记载如下：

⑴公元前1550年，埃及有作为医用的记载；

⑵公元前460~359年，希腊医生Hippocrate用以治羊癫疯；

⑶ 1518~1593年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治病；

⑷ 1993年有外用于溃疡；

⑸ 1794年，英国有家糖厂用于加速脱色。上述例证应用的都是木炭，不是活性炭。

活性炭作为人造材料，是在1900年和1901年才发明的，发明者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)。

他发明将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。1911年在维也纳附近的工厂首次用于工业生产，当时产品是粉状活性炭，商品名使Epomit；同年在荷兰有Norit上市；1912年在捷克斯洛伐克有Carboraffin出售。(Ger.Pat.290656)。　

历史阶段

回顾百年来世界活性炭应用的历史，不妨粗略划分为三个阶段：

⑴第一阶段，从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段：

⑵第二阶段，从约20世纪20年代中期为成长阶段；

⑶第三阶段，从20世纪中期到20世纪末期为发展阶段，发展成为环保大应用阶段。

这三个阶段可用活性炭应用历程中两件历史性大事。作为划分的界限。

历史事件

第一件大事是活性炭防毒面具，在20世纪20年代在第一次世界大战中的应用。可以次作为划分活性炭应用历史的第一阶段和第二阶段的界限。 活性炭在初期主要应用是粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。这是工业化学史上辉煌的一页。当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国、法国、瑞士等国的制造商和批发商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是被广为看好的新兴产业。

通过防毒面具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为“万能吸附剂”。

第二件大事是活性炭除臭作用，在20世纪40年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭除臭。以此作为划分活性炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。

1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。

此后，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。由此活性炭历史进入了第三阶段，即发展阶段。

中国应用

中国活性炭在应用历史上简单分为三个阶段：

⑴第一阶段是20世纪40年代以前，中国制药工业、化学工业中使用活性炭量大，都用进口货，例如用Carboraffin牌的活性炭。

⑵第二阶段自20世纪50年代初开始，国产活性炭上市。1951年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上好的电热活化法厂，接着有氯化锌活化法厂,1958年福建、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂,1966年太原开创斯列普活化法厂，随后中国陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此外，还有不少的转炉、粑式炉等工厂。总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年代的近十万吨。

生产与应用相互促进，活性炭的应用范围被迅速开拓。从原来单一的通用炭向多种的专用炭发展，例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金炭、载体炭、药用炭、针剂炭、试剂炭等等，足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增，又因产量扩大、成本降低而使出口量上升。中国活性炭的应用，不仅在国内市场发展，而且进入了国际市场。

⑶第三阶段2003-至今；活性炭应用于装修污染治理，利用先进的造孔技术将活性炭，使其具备与室内有害气体分子大小相匹配的孔隙结构，专用于吸附甲醛、苯系物、氨、氡等所有对人体有害的气体及空气中的浮游细菌。具有吸味、去毒、除臭、去湿、防霉、杀菌、净化等综合功能，有效清除室内环境污染成功应用于装修污染治理，并创立了家康景品牌。目前市场上家用活性炭众多，活性炭已走进千家万户，成为健康时尚的环保产品。