摘要：活性炭性能優(yōu)良，在商用和民用領(lǐng)城的應(yīng)用不斷拓展。隨著工業(yè)發(fā)展，對活性炭提出一系列特殊要求，活性炭改性研究工作不斷推進(jìn)，專用活性炭、特殊活性炭應(yīng)運(yùn)而生。而傳統(tǒng)活性炭的市場份額不斷被壓縮，大部分產(chǎn)品已經(jīng)被淘汰，為了引導(dǎo)傳統(tǒng)活性炭企業(yè)升級轉(zhuǎn)型，需要對活性炭的應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)分析，拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。結(jié)合活性炭市場現(xiàn)狀及文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)活性炭的綜合應(yīng)用能力有待加強(qiáng)，以及優(yōu)等活性炭產(chǎn)量不足。因此行業(yè)生產(chǎn)商需要有針對性的提升活性炭產(chǎn)品性能，開發(fā)傳統(tǒng)活性炭的高價(jià)值應(yīng)用途徑。

近些年對活性炭的應(yīng)用開發(fā)研究越來越多。活性炭早期用于簡單吸附，后逐漸應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，包括食品、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域。1970年以前，活性炭在國外已經(jīng)應(yīng)用廣泛，但在國內(nèi)的應(yīng)用主要集中于制糖、味精及制藥行業(yè)，后來才用于水處理和環(huán)保等方面；1990年后，活性炭應(yīng)用擴(kuò)大到溶劑回收、食品飲料提純、空氣凈化、脫硫、載體、醫(yī)藥、黃金提取、半導(dǎo)體應(yīng)用等領(lǐng)域。

21世紀(jì)活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)大，深加工活性炭、活性炭市場需求加大。人們已將活性炭的應(yīng)用從環(huán)保、能源和催化劑擴(kuò)展到儲(chǔ)氣、化工分離、分析傳感器和生物機(jī)體等領(lǐng)域，從而為活性炭的開發(fā)與制備提供了新的增長點(diǎn)。專用炭，如高比表面積炭、高苯炭、纖維炭、脫硫炭等發(fā)展迅速，應(yīng)用已滲透到航天、電子、通訊、能源、生物工程和生命科學(xué)等領(lǐng)域和部門。

1、功能型活性炭

活性炭是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)的重要功能材料。活性炭可用于氣相吸附、液相吸附、電子材料、醫(yī)療等許多方面，并可作為催化劑和催化劑載體。近年來隨著環(huán)保、新能源等行業(yè)的快速發(fā)展，功能型活性炭的市場需求激增。我國活性炭生產(chǎn)企業(yè)眾多，但多是小規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)的活性炭科技含量低，傳統(tǒng)企業(yè)需要響應(yīng)市場要求加大研發(fā)投入，提升活性炭品質(zhì)。

1.1 氣相吸附應(yīng)用

活性炭氣相吸附應(yīng)用主要包括工業(yè)廢氣的處理和凈化、生活空氣凈化、油氣回收及毒氣防護(hù)等。如除去室內(nèi)空氣污染物，活性炭對室內(nèi)甲醛氣體具有良好的去除效率。

活性炭廣泛應(yīng)用于煙氣脫硫、脫硝，吸附去除揮發(fā)酚，吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）及放射性氣體等方面。活性炭也可用于空氣，分離富氧；氫氣/甲烷的儲(chǔ)存；除用于能源氣體的儲(chǔ)存外，美國、德國等發(fā)達(dá)國家還開發(fā)出了基于活性炭的，具有多次再生功能的新型織物，并將之應(yīng)用于許多特殊服裝如飛行服、抗皺內(nèi)衣等的制造。

1.2 液相吸附應(yīng)用

活性炭液相吸附的應(yīng)用主要利用活性炭強(qiáng)大的吸附性能，用于工廠包括制藥、化工、水處理、貴金屬回收等。如活性炭用于移動(dòng)式水處理系統(tǒng)、重油的脫色除臭、金屬離子的吸附、制藥過程選擇性吸附，專用活性炭可對檸檬酸和檸檬酸鈉、檸檬酸鉀溶液脫色。活性炭在環(huán)保上的應(yīng)用不可替代，原因之一是它能有效處理難以生物降解的有機(jī)污染物同時(shí)它對重金屬離子、氰化物等有較好的去除效果，但較少單獨(dú)應(yīng)用活性炭處理含氰廢水。活性炭常用于大規(guī)模活性余氯脫除工藝，目前國內(nèi)只對自來水廠和城市污水處理廠加氯處理后的水質(zhì)進(jìn)行了脫除活性余氯研究和工程應(yīng)用。

1.3 活性炭在食品醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

1.3.1 食品領(lǐng)域應(yīng)用

活性炭早期的應(yīng)用就涉及到食品領(lǐng)域的制糖，后來逐漸用于對甜味劑、調(diào)味品、油脂及飲料去除雜質(zhì)、去除色素及膠質(zhì)以實(shí)現(xiàn)脫色精制，提升食品口感及衛(wèi)生狀況。如采用活性炭處理可明顯的改善普通食用酒精的品質(zhì)，采用活性炭分離純化氨基酸，處理玉米多肽脫苦、脫色有明顯作用。

1.3.2 制藥工業(yè)應(yīng)用

活性炭在制藥工業(yè)上的應(yīng)用由來已久，所有以人工合成和生物制藥的方式制備的原料藥均需要進(jìn)行脫色精制，尤其是西藥，而現(xiàn)階段脫色材料的選擇是活性炭。在這個(gè)過程中活性炭的主要作用是去除雜質(zhì)、色素和熱原等。近些年活性炭在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，日前歐美國家在藥用活性炭方面開展的工作較多。活性炭作為功能性緩釋劑能延長游離藥物功效時(shí)間，達(dá)到降低病人服藥頻率、提高藥物利用率的目的。一般在配制紫杉醇注射液時(shí)，為了提高注射液的澄明度、吸附熱原等，常常加入一定量的活性炭。

1.3.3 臨床醫(yī)療應(yīng)用

活性炭在臨床醫(yī)療上應(yīng)用廣泛。活性炭是應(yīng)對食物中毒等緊急情況的有效口服藥，活性炭常用于治療酒醉及皮膚快速止血尤其對發(fā)炎的潰瘍和化膿的傷口，能去除臭氣、止痛，而且能加快傷口痊愈。活性炭可用于凈化血液，包括血液灌流、血液透析等。活性炭對于治療癌癥也有相當(dāng)?shù)寞熜В诿绹钚蕴恳褢?yīng)用于乳腺癌、胃癌、食道癌及直腸癌等惡性腫瘤的手術(shù)和介入治療。生物活性炭結(jié)合了一般活性炭與其上固定微生物的協(xié)同作用，至今仍處于研究中，現(xiàn)階段主要是應(yīng)用技術(shù)和工程化開發(fā)。

1.4 作為催化劑及載體的應(yīng)用

活性炭本身具有催化活性，其作為催化劑在煙道氣脫硫、光氣氧化、氯化二氰合成、臭氧分解及電池中氧的去極化等氧化還原反應(yīng)中廣泛應(yīng)用。活性炭還是催化劑載體的優(yōu)選之一，尤其是在光催化劑負(fù)載領(lǐng)域，通過活性炭負(fù)載光催化劑并將之用于有機(jī)廢氣的降解將是今后發(fā)展的重要方向。

1.5 作為儲(chǔ)能材料的應(yīng)用

活性炭在電池和電能貯存方面的應(yīng)用已有200多年的歷史，1802年碳材料就成為電池的電極材料，1930年活性炭電極電池就已制作完成，活性炭電極被應(yīng)用于雙電層電容器、活性炭—空氣電池、鋰離子二次電池等。

1.6 活性炭特殊應(yīng)用

活性炭的特殊應(yīng)用開發(fā)可能給我們的生活帶來巨大改變：

① 金屬的精選，如利用活性炭、Al（OH）3和Fe（OH）3混和物共沉淀法可將金屬鈾從海水中分離出來；

② 香煙和煙斗的過濾器，如活性炭空調(diào)濾清器；

③ 高真空技術(shù)中用來吸附痕量殘余氣體；

④ 溫度控制，用來制吸附恒溫器和獲取超低溫；

⑤ 化學(xué)毒劑防護(hù)領(lǐng)域中防護(hù)器材裝填材料研究與使用的主要材料；

⑥ 活性炭測氯法可以作為探測淺埋深煤層火區(qū)范圍的有效手段；

⑦ 環(huán)境保護(hù)。為防止汽油揮發(fā)，發(fā)達(dá)國家汽車上一般要安裝活性炭炭罐，溶劑回收活性炭也是目前國際市場上暢銷的活性炭產(chǎn)品，售價(jià)較高。

2、活性炭改性

工業(yè)發(fā)展對活性炭的吸附容量及催化活性等要求提高，常規(guī)活性炭已不能滿足各個(gè)領(lǐng)域的特殊要求，特殊活性炭應(yīng)運(yùn)而生。

特殊活性炭因具有巨大的比表面積和優(yōu)異的吸附性能，被廣泛用于燃料氣的吸附存儲(chǔ)、氣體分離、催化劑載體、電容器的電極材料等方面。在許多應(yīng)用方面還出現(xiàn)了專用活性炭，如適合于除去氣體或廢氣中烷基硫化物的涂鎳活性炭、檸檬酸專用活性炭等。雖然特殊活性碳優(yōu)勢明顯但應(yīng)用短板是研究不充分，特別是在制備和使用過程中仍存在一些不足有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。

活性炭改性就是調(diào)節(jié)其吸附性能、吸附容量、催化活性等屬性以滿足特定的工況應(yīng)用條件。對于活性炭吸附性能的改性目前主要集中于兩個(gè)方面，一是開發(fā)具有特殊性能的活性炭，如活性炭纖維和木質(zhì)活性炭，二是對活性炭進(jìn)行改性，調(diào)整活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，提高對特定吸附質(zhì)的吸附能力或脫附能力。

活性炭纖維（ACF）是第三代活性炭產(chǎn)品，它可制成任意形狀的制品，能脫色脫臭，適用于溶劑回收裝置、凈水器、除臭氧過濾器、防毒口罩、醫(yī)用包扎繃帶、香煙過濾嘴、貴金屬回收裝置等。ACF主要應(yīng)用在處理含微污染的原水和較低濃度的廢水，限制其廣泛應(yīng)用的主要的原因之一是價(jià)格較高則。

3、結(jié)論

同發(fā)達(dá)國家相比，我國活性炭產(chǎn)品的科技含量低，主要產(chǎn)品是中低端活性炭，大量高質(zhì)量的活性炭依賴進(jìn)口。現(xiàn)在國內(nèi)市場對活性炭的需求量還在增長，傳統(tǒng)活性炭生產(chǎn)企業(yè)的出路是提高生產(chǎn)力，提升產(chǎn)品質(zhì)量。因此需要研究各種活化和處理方法及其與活性炭產(chǎn)品性質(zhì)和性能的關(guān)系，開發(fā)新一代活性炭吸附劑和催化劑。開發(fā)活性炭的高價(jià)值利用方法，如研究其對天然氣等有機(jī)資源儲(chǔ)存原理和應(yīng)用可能性，將開辟活性炭更廣闊的應(yīng)用前景。活性炭的研制應(yīng)著眼于應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，所以有針對性地研制具有特殊吸附性能的活性炭成為重要的研究方向之一，而在活性炭應(yīng)用方面，根據(jù)吸附質(zhì)的特征采用合適的活性炭及低成本制備方法是提高活性炭工業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢的有效途徑。