摘要：活性炭廠家對我國活性炭工業(yè)的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧。對發(fā)展我國活性炭事業(yè)提出了若干意見和建議。
我國的活性炭工業(yè)經(jīng)過半個世紀(jì)左右的發(fā)展，無論在產(chǎn)品總產(chǎn)量、品種、質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)等方面都取得了長足的進(jìn)步。到1995年活性炭年產(chǎn)量已突破9萬t，僅次于美國（15~17萬t），超過俄羅斯（前蘇聯(lián)8.5萬t）、日本和德國（7萬t），居世界第二位，根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1994年出口活性炭3.6萬t，1995年出口5.3萬t，超過美國和日本居世界首位。但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國的活性炭工業(yè)仍然存在很大差距。主要表現(xiàn)在：科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，生產(chǎn)裝備落后，企業(yè)數(shù)量多且分散、生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品品種少，勞動生產(chǎn)率不高。同時(shí)在對外貿(mào)易中由于缺乏宏觀調(diào)控處于無序狀況，導(dǎo)致國產(chǎn)活性炭在國際市場的競爭乏力。為了促進(jìn)我國活性炭工業(yè)的更好發(fā)展，談幾點(diǎn)看法與同行們共同商榷。
1 活性炭生產(chǎn)中的幾個突出問題
1.1 物理法生產(chǎn)中的節(jié)能和降低原料消耗
物理法又稱氣體活化法。從能量平衡的觀點(diǎn)看，一般物理法活化過程中都有1/2~1/3的原料被氣化，而大部分轉(zhuǎn)化成可燃性氣體。按照熱力學(xué)計(jì)算，這些氣體燃燒放出的能量可以滿足活化反應(yīng)、反應(yīng)所需水蒸氣以及后處理的濕炭干燥所需能量的總和。不少企業(yè)和活性炭工作者已經(jīng)在這方面做了一定的工作，繼續(xù)深入做好這方面的工作對物理法生產(chǎn)的節(jié)能無疑有很大的作用。我國果殼資源有限，而果殼活性炭應(yīng)用又相當(dāng)廣泛，果殼炭的活化基本上全采用物理法，通常物理法活性炭收率對果殼而言只有8%~10 %，有的還更低。如何提高活性炭收率，對緩解果殼資源緊缺和企業(yè)增加效益具有重要意義。對于木質(zhì)原料，在炭化前添加一定量的催化劑可以使炭化收率提高11.26 %~15%。江西某廠用木屑添加2%無機(jī)酸直接進(jìn)行悶燒制活性炭，其收率達(dá)12%~15%。用炭加適當(dāng)?shù)慕饘贇溲趸镒鞔呋瘎�，活化收率可提高�?0%~70%。同時(shí)，產(chǎn)品的孔隙結(jié)構(gòu)也可以用催化劑適當(dāng)調(diào)整。
1.2 化學(xué)法生產(chǎn)中的污染治理和降低藥劑消耗
改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，但是環(huán)境惡化也是嚴(yán)重的�；钚蕴靠梢灾卫砦廴荆钚蕴可a(chǎn)，特別是化學(xué)法生產(chǎn)（絕大部分仍是土法），廢水廢氣沒有有效處理，可以說中國的化學(xué)法活性炭所取得的不大的經(jīng)濟(jì)效益是以沉重的環(huán)境代價(jià)換取的。化學(xué)法活性炭生產(chǎn)企業(yè)已在環(huán)境保護(hù)中亮出“黃牌”,出路何在？答案只能是治理污染，降低化學(xué)藥劑消耗。就目前氯化鋅法而言，現(xiàn)有企業(yè)應(yīng)當(dāng)完善廢水和廢氣處理。就其技術(shù)改造而言，外熱式薄層移動床很可能成為化學(xué)法主要的活化工藝裝置的形式，日本專家北川睦夫博士1986年來華講學(xué)時(shí)談及了日本氯化鋅法生產(chǎn)活性炭是用外熱式兩段法回轉(zhuǎn)爐。據(jù)我國赴日本和美國的進(jìn)修人員了解，日本氯化鋅法生產(chǎn)活性炭鋅耗幾乎為零，所采用設(shè)備為回轉(zhuǎn)爐；美國磷酸法生產(chǎn)活性炭酸耗0.2以下，所采用爐型亦為回轉(zhuǎn)爐。為此，波濤活性炭廠家認(rèn)為采用間壁加熱式回轉(zhuǎn)爐可能行之有效。這一形式主要有如下幾個突出優(yōu)點(diǎn)：
①回轉(zhuǎn)式可使物料攪動均勻，活化質(zhì)量好；
②活化反應(yīng)尾氣量只有內(nèi)熱式的1/4~1/5, 尾氣處理容易，且所得溶液濃度較高，便于回用，尾氣污染容易解決，化學(xué)藥劑消耗也降低了。
1.3 深入探討制造條件和微孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系，有針對性地滿足用戶的需求
眾所周知，活性炭的性質(zhì)主要決定于孔隙結(jié)構(gòu)�；钚蕴孔鳛槲絼�，無論是從氣體中吸附氣體和蒸氣還是從溶液中吸附溶解和分散物質(zhì)。國內(nèi)不少活性炭科技工作者對目前市售的部分活性炭品種的孔分布及其調(diào)變都做了不同程度的研究。作者及其同事們在研究工作中也對不同類型的原料采用相應(yīng)的活化劑（包括酸、堿、鹽）和其他條件相配合，都制得了孔半徑2.0~10.0nm的中孔容積占總孔容40%-60%的高吸附性能的活性炭。同時(shí)還對高溫下（1000-1200℃）活性炭孔隙的調(diào)變作了探索，發(fā)現(xiàn)高溫鍛煉時(shí)間在0.5~4h內(nèi)，孔半徑大于15nm的孔在高溫下基本上塌縮，微孔特別是中孔增加了，而總孔容基本保持不變。就總體而言，我國活性炭制造基本上仍然處于“必然王國”的階段，對制造條件和微孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究還很不夠。也就是說，大部分生產(chǎn)企業(yè)仍然處于“我就生產(chǎn)這些炭，用戶拿去試試看的思想”，而針對用戶需要，有控制地生產(chǎn)出對口產(chǎn)品還比較困難。因此，廣大活性炭工作者系統(tǒng)地深入探討活性炭制造條件和微孔結(jié)構(gòu)（包括基團(tuán)）的關(guān)系就顯得特別需要和迫切。
1.4 注意現(xiàn)有活性炭原料資源的有效利用和保護(hù)，積極開發(fā)新原料
我國目前生產(chǎn)的活性炭大體分為木質(zhì)（包括果殼）和煤質(zhì)兩類。我國是少林國家，生產(chǎn)活性炭只能采用林業(yè)加工廢料。有些地區(qū)采用成片砍伐林木制取活性炭，已經(jīng)造成該地區(qū)的森林破環(huán)，水土流失，個別從未發(fā)生過洪災(zāi)的地方也出現(xiàn)了洪水泛濫，這是不可取的，應(yīng)當(dāng)引起高度重視。我國煤炭資源比較豐富，煤炭產(chǎn)量居世界第一位，但是用于生產(chǎn)活性炭的低灰分、弱粘結(jié)類型的資源也并不多，就目前的開采而言，也沒有做到分類型開發(fā)，若千年后，煤質(zhì)活性炭原料緊張的狀況也是不可避免的，建議煤炭部門，對活性炭工業(yè)用煤作睛個規(guī)劃，以免使活性炭原料若干年后變?yōu)闊o米之炊。不同的原料制取的活性炭性質(zhì)不同，應(yīng)用場合也不同。我國每年生產(chǎn)5萬t糠醛，每生產(chǎn)1t糠醛有10~12 t廢渣，利用糠醛渣生產(chǎn)的活性炭其硫容量很高，用于氣體脫硫有很好的效果。如果全部糠醛渣用于生產(chǎn)活性炭最少可以生產(chǎn)5萬t。再如中溫煤焦屑也可以生產(chǎn)出凈化含酚廢水用的廉價(jià)的含碳吸附劑（其含碳量只有30%~70%）。石油焦也是一種很好的活性炭原料，簡單的過熱水蒸氣加工即可制成印染廢水的凈化材料，筆者曾用催化活化方法制得了亞甲基藍(lán)吸附達(dá)480mg/g、碘吸附達(dá)2000mg/g的高吸附性能的活性炭。
2 積極開拓活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域
活性炭廣泛用于各個工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和環(huán)境保護(hù)。與發(fā)達(dá)國家相比、甚至與一些發(fā)展中國家相比，我國的活性炭應(yīng)用還是很落后的。積極開展活性炭的應(yīng)用是推進(jìn)我國活性炭發(fā)展的重要動力。以食品工業(yè)為例，國外早在30~50年代活性炭就被制糖工業(yè)普遍用于糖的精制。我國是食糖生產(chǎn)和消費(fèi)大國，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，每年消費(fèi)食糖在600萬t以上，生產(chǎn)食糖在400-500萬t，但是我國的制糖工業(yè)仍然采用落后的硫磺薰蒸的脫色精制。而硫脫色存在食糖返色、易潮解結(jié)塊的缺點(diǎn)，更重要的是殘留在食糖中的硫會引起致癌。隨著人們生活水平的提高和自我保健意識的加強(qiáng)，食糖的活性炭脫色遲早會到來，現(xiàn)在不少中外合資或獨(dú)資的食品和飲料生產(chǎn)廠都規(guī)定不用硫脫色食糖。按照國外食糖精制的活性炭用量0.3%~1.0%計(jì)算，我國食糖精制每年最少需要1.2~4.0萬t活性炭。大力開發(fā)適合我國食糖精制用活性炭品種和脫色工藝及裝置是一件很有意義的工作。再如環(huán)境保護(hù)，其活性炭的市場更為誘人。發(fā)達(dá)國家活性炭使用量60%以上用于環(huán)境保護(hù)，以1992年為例，美國年用量12萬t，用于水處理的占39.2%，用于廢氣處理的占20%以上；日本年用量8.2萬t，用于水處理的占43.6%，用于氣體吸附占25%。 我國用于環(huán)保的活性炭很少，與這種情況形成鮮明對照的我國環(huán)境保護(hù)形勢卻是異常嚴(yán)峻。
常有電視臺、報(bào)紙不斷報(bào)道，準(zhǔn)河、太湖、珠江污染嚴(yán)重，再不治理將制約這些流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。美國的奮進(jìn)號航天飛機(jī)在拍攝地球大氣層照片時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國的東北、朝鮮半島、日本上空大氣污染嚴(yán)重。根據(jù)國家衛(wèi)生部門門統(tǒng)計(jì)我國有24%的人口在飲用水質(zhì)不良的水，7億人飲用超標(biāo)準(zhǔn)含細(xì)菌的水。1996年全國八屆人大四次全體會議確定，我國“九五”期間環(huán) 境保護(hù)投入要從占國民生產(chǎn)總值的0.75%提高到1.5%，如何圍繞環(huán)境保護(hù)開拓活性炭的應(yīng)用，特別是廉價(jià)的含碳吸附劑的制備及應(yīng)用是活性炭工作者義不容辭的責(zé)任�；钚蕴吭谄渌矫娴膽�(yīng)用，諸如活性炭制劑用于清除放射性病人的核輻射和人體代謝過程的有毒物質(zhì)，用作微電子的電極材料、復(fù)合催化劑、高密度能源物質(zhì)（如氫、甲烷等）的貯存、高純物質(zhì)的分離精制等等，更是國內(nèi)外活性炭工作者正在大力研究開發(fā)的領(lǐng)域。可以預(yù)見，活性炭作為一種新材料將在高新科技領(lǐng)域占有一席之地。
3 加強(qiáng)宏觀管理，逐步走上行業(yè)協(xié)調(diào)有序發(fā)展的軌道
我國活性炭的情況，不論是生產(chǎn)和貿(mào)易（尤其是對外貿(mào)易）大體可以用“無序”兩字來概括。根 據(jù)中國海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1994年出口活性炭3.6萬t；1995年出口活性炭5.3萬t，平均出口價(jià)689美元/t。出口到岸國家主要是日本、韓國、美國、意大利、新加坡等45個國家，這些國家進(jìn)口我國的活性炭主要用于水處理，少量的用于食品和制藥工業(yè)。我國活性炭出口存在的問題主要是多頭經(jīng)營、價(jià)格偏低。根據(jù)有關(guān)資料，我國活性炭的出口價(jià)只相當(dāng)于國際市場價(jià)或進(jìn)口同類型品種價(jià)的1/2~1/3，甚至更低。盡管如此，由于多頭經(jīng)營，缺少宏觀管理，競相壓價(jià)爭取外商的現(xiàn)象屢見不鮮。這種無序狀況導(dǎo)致：一是外商進(jìn)一步壓價(jià)，并提出對產(chǎn)品質(zhì)量的更高要求，甚至要派員駐廠監(jiān)督，二是引起外國同行協(xié)會或商貿(mào)部門的反傾銷，而我們卻無人應(yīng)訴。這種局面嚴(yán)重影響了活性炭對外貿(mào)易的競爭力和國家商業(yè)信譽(yù)。為了盡快改變這一狀況，建議有關(guān)活性炭生產(chǎn)部門和外貿(mào)經(jīng)營部門及其領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)進(jìn)行協(xié)商和協(xié)調(diào)。成立活性炭行業(yè)協(xié)會可能是一個有效途徑。近期內(nèi)至少在活性炭出口方面通過協(xié)調(diào)對各品種活性炭的出口價(jià)格進(jìn)行適當(dāng)控制，在活性炭出口量居世界前列的情況下應(yīng)當(dāng)完全可以做到。