摘要：活性炭廠家對(duì)我國(guó)活性炭工業(yè)的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧。對(duì)發(fā)展我國(guó)活性炭事業(yè)提出了若干意見(jiàn)和建議。
我國(guó)的活性炭工業(yè)經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)左右的發(fā)展，無(wú)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(zhǎng)足的進(jìn)步。到1995年活性炭年產(chǎn)量已突破9萬(wàn)t，僅次于美國(guó)（15~17萬(wàn)t），超過(guò)俄羅斯（前蘇聯(lián)8.5萬(wàn)t）、日本和德國(guó)（7萬(wàn)t），居世界第二位，根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1994年出口活性炭3.6萬(wàn)t，1995年出口5.3萬(wàn)t，超過(guò)美國(guó)和日本居世界首位。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)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(dòng)生產(chǎn)率不高。同時(shí)在對(duì)外貿(mào)易中由于缺乏宏觀調(diào)控處于無(wú)序狀況，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)活性炭在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)乏力。為了促進(jìn)我國(guó)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(gè)突出問(wèn)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(guò)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(duì)物理法生產(chǎn)的節(jié)能無(wú)疑有很大的作用。我國(guó)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(duì)果殼而言只有8%~10 %，有的還更低。如何提高活性炭收率，對(duì)緩解果殼資源緊缺和企業(yè)增加效益具有重要意義。對(duì)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(wú)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罨章士商岣叩?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(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，但是環(huán)境惡化也是嚴(yán)重的。活性炭可以治理污染，但活性炭生產(chǎn)，特別是化學(xué)法生產(chǎn)（絕大部分仍是土法），廢水廢氣沒(méi)有有效處理，可以說(shuō)中國(guó)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(dòng)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(lái)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(guó)赴日本和美國(guó)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(guó)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(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：
①回轉(zhuǎn)式可使物料攪動(dòng)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(duì)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)。活性炭作為吸附劑，無(wú)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(guó)內(nèi)不少活性炭科技工作者對(duì)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?cè)谘芯抗ぷ髦幸矊?duì)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(duì)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(guó)活性炭制造基本上仍然處于“必然王國(guó)”的階段，對(duì)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(shuō)，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(duì)用戶需要，有控制地生產(chǎn)出對(duì)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(kāi)發(fā)新原料
我國(guó)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(guó)是少林國(guó)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(gè)別從未發(fā)生過(guò)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(guó)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(kāi)采而言，也沒(méi)有做到分類型開(kāi)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(mén)，對(duì)活性炭工業(yè)用煤作睛個(gè)規(guī)劃，以免使活性炭原料若干年后變?yōu)闊o(wú)米之炊。不同的原料制取的活性炭性質(zhì)不同，應(yīng)用場(chǎng)合也不同。我國(guó)每年生產(chǎn)5萬(wàn)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(wàn)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(jiǎn)單的過(guò)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(kāi)拓活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域
活性炭廣泛用于各個(gè)工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和環(huán)境保護(hù)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比、甚至與一些發(fā)展中國(guó)家相比，我國(guó)的活性炭應(yīng)用還是很落后的。積極開(kāi)展活性炭的應(yīng)用是推進(jìn)我國(guó)活性炭發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ允称饭I(yè)為例，國(guó)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(guó)是食糖生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，每年消費(fèi)食糖在600萬(wàn)t以上，生產(chǎn)食糖在400-500萬(wàn)t，但是我國(guó)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(huì)引起致癌。隨著人們生活水平的提高和自我保健意識(shí)的加強(qiáng)，食糖的活性炭脫色遲早會(huì)到來(lái)，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(guó)外食糖精制的活性炭用量0.3%~1.0%計(jì)算，我國(guó)食糖精制每年最少需要1.2~4.0萬(wàn)t活性炭。大力開(kāi)發(fā)適合我國(guó)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(chǎng)更為誘人。發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)年用量12萬(wàn)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(wàn)t，用于水處理的占43.6%，用于氣體吸附占25%。 我國(guó)用于環(huán)保的活性炭很少，與這種情況形成鮮明對(duì)照的我國(guó)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)卻是異常嚴(yán)峻。
常有電視臺(tái)、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(guó)的奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)在拍攝地球大氣層照片時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的東北、朝鮮半島、日本上空大氣污染嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生部門(mén)門(mén)統(tǒng)計(jì)我國(guó)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(guó)八屆人大四次全體會(huì)議確定，我國(guó)“九五”期間環(huán) 境保護(hù)投入要從占國(guó)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(kāi)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。活性炭在其他方面的應(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(guò)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(guó)內(nèi)外活性炭工作者正在大力研究開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn)，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(guó)活性炭的情況，不論是生產(chǎn)和貿(mào)易（尤其是對(duì)外貿(mào)易）大體可以用“無(wú)序”兩字來(lái)概括。根 據(jù)中國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1994年出口活性炭3.6萬(wàn)t；1995年出口活性炭5.3萬(wàn)t，平均出口價(jià)689美元/t。出口到岸國(guó)家主要是日本、韓國(guó)、美國(guó)、意大利、新加坡等45個(gè)國(guó)家，這些國(guó)家進(jìn)口我國(guó)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(guó)活性炭出口存在的問(wèn)題主要是多頭經(jīng)營(yíng)、價(jià)格偏低。根據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)活性炭的出口價(jià)只相當(dāng)于國(guó)際市場(chǎng)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(yíng)，缺少宏觀管理，競(jìng)相壓價(jià)爭(zhēng)取外商的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。這種無(wú)序狀況導(dǎo)致：一是外商進(jìn)一步壓價(jià)，并提出對(duì)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(guó)同行協(xié)會(huì)或商貿(mào)部門(mén)的反傾銷，而我們卻無(wú)人應(yīng)訴。這種局面嚴(yán)重影響了活性炭對(duì)外貿(mào)易的競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)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(mén)和外貿(mào)經(jīng)營(yíng)部門(mén)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(huì)可能是一個(gè)有效途徑。近期內(nèi)至少在活性炭出口方面通過(guò)協(xié)調(diào)對(duì)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。