活性炭是由含碳材料经过特殊处理,如炭化和活化等过程制成的多孔性碳素材料。它具有高度发达的孔隙结构,这是其能够发挥强大吸附性能的关键。
在外观特征方面,活性炭通常呈现黑色,有粉末状、颗粒状、柱状等多种形态。其表面具有均匀的颗粒结构,颗粒尺寸一般在 1 - 100 纳米之间,这赋予了它较大的比表面积。同时,活性炭质地较脆,硬度相对较低,便于加工和处理。
(一)按外观形状分类
- 粉状活性炭:外观尺寸小于 0.18mm 的粒子占多数,有 100、200、328 目等。除木屑、无烟煤制成的外,还包括颗粒状活性炭的粉状产品。
- 颗粒活性炭:外观尺寸大于 0.18mm,形状有破碎状、球状、空心微球状、柱状等。
- 破碎活性炭:如椰壳、煤质活性炭,外表面因破碎有棱角。
- 球状活性炭:将炭化物做成球形后再活化,或由球形树脂制成。
- 中空微球炭:多以树脂为原料,直径有时在 50um 以下,使用时粉末产生少。
- 纤维状活性炭:由纤维状原料制成,纤维直径 8 - 10um,有丝状、布状和毛毡状。
- 蜂窝状活性炭:挤压成蜂窝状,有防水和不防水之分。
- 活性炭成型物:如将活性炭粉末附着在纸张等基材上,或与其他材料复合加工成各种形状。
(二)按制造原料分类
- 木质炭:以木炭、木屑等为原料,比表面积大,活性高,但价格偏高,资源有限。
- 椰壳炭:机械强度高,孔隙发达,吸附速度快容量高,强度高杂质低,易于再生,经久耐用,但价格受进口影响偏高。
- 果壳炭:以杏壳等为原料,价格较低,但质量和强度不如椰壳炭,难适用于高要求领域。
- 煤质炭:以褐煤等为原料,价格较低,原料资源储量大,但杂质高,难做成高性能活性炭。
- 矿物质炭:主要成分是活矿石成分,如纳米活矿石。
- 载银炭:特殊工艺使活性炭载银,含银量 0.1 - 0.3%,除吸附外,还能抑制繁殖。
- 再生炭:以用过的废炭为原料,经再活化处理。
(三)按制造方法分类
- 化学法活性炭:将含碳原料与化学药品混合后热处理制取,孔隙中次微孔、中孔较发达,主要用于液相吸附精制和溶剂回收的气相吸附场合。
- 物理法活性炭:以炭为原料,用水蒸汽等为活化介质在高温下制取,微孔发达,主要用于气相吸附或小分子液相吸附场合。
- 化学—物理法或物理-化学法活性炭:通过不同原料和化学法与物理法的组合调控孔隙结构,制取性能不同的活性炭。
(四)按用途分类
- 溶剂回收用:以煤为原料,对大多数有机溶剂蒸汽有较强吸附能力,适用于苯等有机溶剂回收。
- 净水用:能有效吸附水中不良物质,广泛用于饮用水提纯净化及工业废水等处理。
- 空气净化用:吸附能力强,易于解吸,用于室内外气体净化、工业废气治理等。
- 脱硫用:具有较大硫容量,脱硫效率高、机械强度好等特点,适用于热电厂等气体脱硫。
- 精脱硫用:主要用于合成氨等生产工艺中精脱硫,也可用于煤气等气体精制脱氯、脱硫。
- 防护用:能有效防护氨等有毒气体,广泛应用于工业中的触媒载体。