2023年活性炭行業分析報告

2022-05-20 15:41:02 字數 3539 閱讀 7313

活性炭是一種吸附能力很強的功能性碳材料。其具有特殊的微晶結構、孔隙發達、比表面積巨大,因此被作為優良的吸附劑,具有物理吸附和化學吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附液相和氣相中的各種物質,以達到脫色精製、消毒除臭和去汙提純等目的,已廣泛應用於食品、飲料、醫藥、水處理、氣體淨化與**、化工、冶煉、國防、農業等生產生活的方方面面。近年來,隨著經濟的不斷發展和人們生活水平的逐步提高,人們對食品、藥品、飲用水的安全性、純淨度等生存環境提出更高要求,活性炭的市場需求不斷擴大。

按製造原料、製造方法和外觀形狀等不同,活性炭分類如下:

除按上述分類外,活性炭還可根據應用領域進行分類。由於活性炭廣泛應用於幾乎所有國民經濟部門和人們的日常生活,而不同行業基於其吸附標的物所含雜質成分以及選用目的(如脫色、去味、精製等)的不同,對活性炭的孔隙大小、吸附能力、純度等要求也不同,致使每一行業逐漸形成相對固定規格等級的、適用於本行業的專用活性炭產品,行業內往往以活性炭詞語前冠以應用領域對活性炭進行命名,這也成為經常使用的、約定俗成的活性炭分類方法,如糖用活性炭、味精用活性炭、淨水用活性炭、醫藥、針劑用活性炭、汽車用活性炭等等。

活性炭具有高度發達的孔隙結構、巨大的比表面積及不同的表面基團,使其能與吸附介質充分接觸,從而產生所特有的吸附效能。活性炭利用多孔結構的吸附原理如下圖所示:

與其他吸附劑相比,活性炭有如下特點:

活性炭是疏水性的非極性吸附劑,因而特別適宜於氣體或液體混合物中有機物的吸附**。這種獨特的表面性質是由於活性炭表面具有氧化物基團和無機物雜質,這與其他大多數吸附劑是相反的,使其具有以下三個優點:第一,它是用於完成分離與淨化過程唯一不需要嚴格除去溼汽的工業吸附劑;第二,它具有巨大的內表面,比其他吸附劑能吸附更多的非極性和弱極性有機分子;第三,吸附熱的強度一般要比其他吸附劑低,吸附分子的解吸較容易,而且吸附再生時的能耗也比較低。

因此與其他吸附劑如矽膠礬土類吸附劑相比,活性炭的吸附物件更多,應用領域更廣。

活性炭的吸附功能主要是通過活性炭的吸附孔隙實現,這些孔隙是在活化過程中基本微晶之間的空間清除各種含碳化合物、無序碳和微晶結構中部分碳所產生空隙,通常分為微孔、中孔和大孔孔隙。一般來說,活性炭微孔孔隙的容積只有0.25~0.

9cc/g,孔隙數量約為1,000 萬個/g,全部微孔表面積約為500~2,500m2/g。

活性炭吸附功能的強弱首先與其比表面積大小有關,一般來說比表面積大,吸附能力大。而比表面積相同的活性炭,吸附能力不一定相同,這是由於它們的孔隙形狀、孔徑分布、表面化學性質及灰分存在差別。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大於吸附物分子的孔,孔太小,吸附物質進不去;孔太大,則單位體積的表面積減少。

活性炭生產企業可以根據被吸附物件的分子的大小,有針對性地進行特殊孔徑調節處理,達到最好的配對吸附效果。

活性炭的主要成分是碳,化學性質非常穩定,能耐酸、鹼,所以能在比較大酸鹼度範圍內使用;活性炭不溶於水和其他溶劑,所以能在水溶液和許多溶劑中使用;活性炭能經受高溫和高壓的作用。

活性炭經脫色或吸附飽和,其內部的孔隙結構被吸附質堵塞後,可通過物理、化學或生物化學等方法對吸附飽和後失去活性的炭進行處理,恢復其吸附效能,從而實現活性炭的再生迴圈利用。

活性炭作為有著發達孔隙結構、巨大比表面積和優良的吸附效能的含碳物質,其所具有的吸附功能是其他物質所不可替代的。自從上世紀初問世以來,活性炭的應用領域隨著人們對其研究的不斷深入而日益擴充套件,應用數量也不斷遞增。

活性炭最廣泛、最傳統的應用領域是作為吸附劑使用,其具體應用領域包括了食品工業、製藥工業、飲用水水淨化、廢水處理、氣體淨化、化工冶煉等多個應用領域,從大類來講,可分為液相吸附用和氣相吸附用。同時活性炭也經常被作為催化劑及催化劑載體進行應用;此外,活性炭近年來也被開發成為高能量密度物質和電力能源的儲存介質,在天然氣吸附、電能儲存等多個新興領域得到應用。雖然從理論上講,含碳元素較高的材料均可以作為活性炭的原料,但是在諸多材料中,只有木質活性炭和煤質活性炭能夠大規模地進行工業化生產和應用。

如前所述,木質活性炭是由鋸末、果殼等林產「三剩物」為原料製造的活性炭產品,煤質活性炭是由煤炭為原料製造的活性炭產品。由於生產原料不同,木質活性炭與煤質活性炭在生產工藝、技術特點、產品特性等諸多方面存在不同,從而影響到應用領域也相對有所區分,具體來講:

①在液相吸附領域:煤質活性炭含有的重金屬和灰分較大,產品純度相對較低,並且由於主要採用物理法生產,孔隙主要為微孔,適宜小分子吸附,應用範圍相對較窄,一般被用於液相吸附中的石化、冶金、印染、汙水處理等工業領域;而木質活性炭的灰分低、雜質少、易提純,化學法生產工藝下容易調整活性炭的孔隙分布結構,微孔、中孔均發達,應用廣泛,尤其在食品飲料、醫藥等對吸附效能要求較高、對產品安全性要求較高的領域應用是煤質活性炭無法替代的。

②在氣相吸附領域:煤質活性炭的產品強度較大且便於**利用,因而經常被用作氣相吸附;木質活性炭強度較低,傳統上不用於氣相吸附,但是,隨著技術的進步和生產工藝的改進,木質活性炭的應用目前也已經擴大至一些新興的氣相吸附領域如油氣**,家用空氣淨化等,並且隨著人們對健康、環保重視程度的提高,其在氣相吸附領域的應用空間將進一步增長。

③從長期趨勢來看:原煤資源是不可再生的,煤質活性炭資源有限且生產過程中大量增加二氧化碳排放量,因此產品**受原料及環保成本推動呈**趨勢;而木質活性炭因主要原料為林產「三剩物」,可再生利用,且**因技術進步可望趨於相對下降,因此木質活性炭的長期競爭優勢高於煤質活性炭。

木質活性炭與煤質活性炭在生產工藝、技術特點、產品特性等諸多方面存在不同,因此從行業上看,二者分屬不同的工業領域,前者屬於林產化工行業,後者屬於煤化工行業。同時,由於煤質活性炭和木質活性炭在下游應用領域的不同,下游客戶與煤質活性炭生產企業也各不相同,下游使用者主要集中食品飲料、醫藥等領域,而煤質活性炭生產企業的客戶集中在化工、印染、汙水處理等工業領域。

活性炭表面呈疏水性這一基本性質,使它能從水中吸附各種物質,從而在水溶液淨化中得到廣泛應用。活性炭在液相吸附方面的應用根據其功能不同,大致上可分為3 類:①精製:

在以有效成分或成分組為主的液體中,將所含的無效成分或有害成分組通過活性炭表面吸附除去,以提高液體的價值,或經後處理工序,使所得最終產品的價值提高。②**(或捕集):從由幾種成分組成的液體中,將有效成分或成分組及附於活性炭中,作為更濃或更純的狀態解吸而利用或再使用。

③分離:將幾種成分所組成的液體,利用活性炭的吸附作用分成不同的成分或成分組,以提高各部分的價值。

活性炭在液相吸附方面的各具體應用領域如下:

活性炭在食品飲料工業中具有脫色、脫臭、除去膠體、提高結晶、增強穩定性、調香以及有效物質再**利用等多種功用,因此被廣泛應用於製糖、乳製品、釀造、食用油以及食品新增劑等食品飲料工業中的各個領域。由於木質活性炭灰分低、雜質少、純度高,目前國內食品飲料工業所需活性炭主要以磷酸法木質粉狀活性炭為主。活性炭在食品飲料工業中的應用領域及精製效果如下表所示:

a.製糖工業

活性炭具有脫色等多種淨化效果,故在20 世紀初期製糖工業就已普遍使用活性炭淨化脫色。糖液中含有多種有色物質,如類黑晶、焦糖和鐵多酚絡合物等,其中焦糖、無定型類黑精對糖的色值影響最大,而色值是糖的主要技術指標,在生產過程中必須達到相應指標。活性炭孔隙結構發達,且大孔、中孔、微孔並存,使其對各種有色物質均可以有效脫除,對類黑晶的脫附效果尤其出色,因而被廣泛應用於甘蔗糖、甜菜糖、澱粉醣、乳糖、糖蜜、木糖、木糖醇的脫色,是目前發現脫色效果最好的吸附劑之一。

除脫色之外,活性炭還能夠脫除糖液中的膠質和表面活性物質,從而使醣液體增加表面張力,降低黏度,減少蒸發時的泡沫,提高潔淨速度,改善食糖結晶與糖蜜的分析效果。糖用活性炭的脫色效能目前國內通常是通過檢測焦糖脫色力來評價。

2023年活性炭行業分析報告

活性炭是一種吸附能力很強的功能性碳材料。其具有特殊的微晶結構 孔隙發達 比表面積巨大,因此被作為優良的吸附劑,具有物理吸附和化學吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附液相和氣相中的各種物質,以達到脫色精製 消毒除臭和去汙提純等目的,已廣泛應用於食品 飲料 醫藥 水處理 氣體淨化與 化工 冶煉 國防 農業等...

年活性炭行業市場調查研究分析報告

活性炭是一種吸附能力很強的功能性碳材料。其具有特殊的微晶結構 孔隙發達 比表面積巨大,因此被作為優良的吸附劑,具有物理吸附和化學吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附液相和氣相中的各種物質,以達到脫色精製 消毒除臭和去汙提純等目的,已廣泛應用於食品 飲料 醫藥 水處理 氣體淨化與 化工 冶煉 國防 農業等...

活性炭的應用行業以及作用

淨藝和活性碳的主要作用及用途 1.淨藝和活性炭應用於液相吸附 自來水淨化,工業用水淨化,電鍍廢水淨化,純淨水處理,飲料水處理,飲用水氯胺脫除,食品,醫藥用水淨化及電子超純水製備。蔗糖脫色 木糖脫色 味精脫色 檸檬酸脫色及藥品 化工產品 食品新增劑的脫色 精製和去雜質純化過濾 油脂脫色 油品 汽油脫色...