活性炭的多样应用与市场潜力

活性炭（AC）是一种常见的黑色多孔的吸附性炭材料，具有大比表面积、高微孔体积、可控孔径分布、高机械强度、高纯度、表面光滑、高耐磨性、优异的耐久性、良好的流动性、低灰分和低含水量等优点。其元素组成主要包括 C、H、N 和 S，比表面积通常为 500-3000 m2/g。根据形态可分为颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭球和活性炭纤维。这些材料不仅表现出对有毒气体和重金属的高效选择性吸附，而且在气体储能、生物医学应用和催化方面有着更广泛的应用。与其他吸附剂相比，活性炭基吸附剂更便宜、更容易获得、吸附性能更好、更容易操作。

活性炭的孔径

活性炭的孔径分为三类：微孔（<2 nm），中孔（2–50 nm）和大孔（> 50 nm），其中微孔又可以分为超微孔（孔径<0.7 nm 的较窄微孔）和极微孔（孔径>0.7 nm的较宽微孔），制备活性炭的孔径要求一般取决于应用的类型，例如，对于气体的吸附，通常是选择微孔甚至是超微孔，而对于液体的吸附则会选择微介孔。另外，值得注意的是，除了孔径结构，表面化学和孔隙率也会影响 AC 从气相或液相中去除杂质的效果，通常表现为一些含氧官能团（如羰基、羧基、酚类、内酯基和醚类等）、含氮官能团和一些杂原子官能团。

商业型和低成本型活性炭

通常，活性炭分为商业型和低成本型。大多数商业活性炭是由不能重复使用的材料制成的，如煤、动物骨骼和杏核。低成本活性炭由可再生生物质或农业废物制成，如莲茎、污水污泥、废轮胎、椰子壳、甘蔗渣、杏仁壳、花生壳、棕榈仁壳和玉米芯等。商业活性炭比非商业活性炭更贵，因为它是由不可再生的原材料生产的。因此，大多数研究工作都集中在低成本、环保的替代原料上，这些原料可以转化为低成本的活性炭，具有更大的效益。

活性炭的应用现状

随着全球经济的快速发展，对于环境的污染逐渐增加，汽车、工厂等增加使得水和大气中的污染物急剧增加。

世界各国都意识到环境保护的重要性，正在积极寻找高效、高性价比的清洁材料来解决环境污染问题。活性炭由于其高表面积、有序的大孔、中孔和微孔，以及活性炭表面存在各种化学官能团，已发展成为一种用途广泛的环境友好型净化材料，同时在国家政策的进一步加持之下，越来越多的活性炭市场需求将会被释放出来，如图 1-1 所示，近年来，我国活性炭的生产量和对活性炭的需求量都在逐年上涨，并且随着我国人民对生存环境质量要求越来高，对高品质活性炭的需求将会进一步提升。

在进出口方面，据 2022 年 8 月调查数据显示（如图 1-2），我国活性炭出口量为 2.69 万吨，平均价格在 13670 元/吨，而活性炭进口量为 4621 吨，价格在10000 元/吨~几十万元/吨不等，平均价格 37806 元/吨，由此可以看出，现阶段虽然我国活性炭出口量较多，但大多是低品质活性炭，与进口活性炭相比，大多价格较低，品质较差，在市场上还不具有竞争力。

活性炭应用领域

目前，活性炭主要用于气体（CO2、SO2、CS2、CH4 和 H2S 等）的吸附分离、废水处理（有色废水、工业废水、生活污水等）、电容器材料、催化剂载体、食品药品脱色提纯等。它们作为吸附剂的广泛用途包括从工业和城市废水中去除不必要的气味、色泽和其他无机和有机污染物，回收溶剂，控制居民区的空气污染。它们越来越多地用于制药行业，例如去除糖浆的颜色，消除身体吸收的毒素，以及治疗某些疾病中的细菌感染；用于从湿法冶金工业中提取金、银和其他金属；作为催化剂和催化剂载体；它们还因其在防毒面具、食品工业、化学工业和汽车工业中的应用而闻名。

结语

综上所述，活性炭作为一种具有独特多孔结构和优异吸附性能的材料，在环境保护、工业净化、生物医学、催化及能源存储等多个领域展现出了广泛的应用潜力和重要的价值。

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