木质活性炭

木质活性炭

—工业的发展概况和前景

活性炭是具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和极强吸附力的吸附剂。自20世纪初关于活性炭的第一个专利公布以来全世界经过一百多年的发展，无论在制造技术、应用领域、原料开拓、品种开发、孔隙结构研究和吸附理论的认识等方面都取得了巨大成果，并正在不断深入发展。我国木质活性炭工业主要生产方法有二大类：一类是以薪炭材、果壳炭化成木炭或果壳炭为主要原料的物理法生产工艺；另一类是以锯木屑为主要原料的化学法生产工艺。

1 生产现状和存在问题

我国的木制活性炭工业经过半个世纪的发展，尤其是改革开放20多年来取得了令人瞩目的成就。生产方法从土法简易的平板炉、闷烧炉发展到现在的回转炉、沸腾炉、斯立普炉、管式炉等多种生产炉型和生产工艺；产量从1949年的几十吨到2003年20多万吨；品种从几个发展到目前的几十个；出口量从无到2003年的15万多吨，居世界第一：生产厂家也由解放初期的数家小厂到现在的四五百家，遍布全国二十多个省、市、自治区，我国已成为事实上的活性炭生产大国。但是与发达国家相比，我国的活性炭工业仍然存在很大差距，主要表现在：

1.1 企业规模小、生产装备落后、劳动生产率低、市场竞争力不强

我国活性炭工业尽管已是世界上的生产和出口大国，但还不是活性炭强国。我国的90%的木质活性炭厂是年产几百吨到上千吨的小企业，虽然目前全国有大大小小四五百家活性炭企业，年生产能力真正达到万吨规模的几乎没有。而我国的木质活性炭企业大多数遍布于林区和乡镇企业，规模较小，生产装备既不先进而且较难更新，主要设备是大同小异，劳动生产率一般在几十吨/人?年或更低。而国外，像美国、日本活性炭生产主要集中于万吨以上的大企业，这些大企业不但产量大，生产装备先进，大都实现了生产流水线的全盘自动化和计算机管理控制，故劳动生产率很高，达到几百吨/人?年。

1.2 森林资源浪费，环境污染严重

我国是少林国家，生产活性炭只能采用林业加工剩余物为原料，而前几年，福建、江西等林区的整片山林承包或出租给个人，个体企业主为获取更大利润，只顾眼前利益，置森林保护和生态环境保护于不顾，成片砍伐林木烧炭后再经土法水蒸气活化而制取活性炭（一般薪炭材制成活性炭，采用物理活化法需要15~20吨/吨），已经造成这些地区的森林破坏、水土流失，个别从未发生过洪灾的地区也出现了前所未有的洪水泛滥。而采用锯木屑经过化学法生产活性炭的企业，大多是土法的平板炉，既没有废气回收装置，也没有废水处理设备（一般生产一吨成品化学炭需要化学活化剂0.3~0.5吨，工业盐酸0.5~1.0吨），由于高温活化和酸、水后处理，生产中产生大量的酸性废气和废水，给当地的生态环境造成污染极为严重。可以说中国的化学活性炭所取得的一点不大的经济效益，是以沉重的环境为代价换取的。近几年，有些生产厂家虽然在治理环境污染上也做了不少工作，但终因经费、技术、设备等原因尚未得到根本治理。

1.3 管理无序，各自为政

我国木质活性炭企业虽然大大小小也有几百家，不论在生产、经营、外贸等方面都是政出多门，各自为政，管理无序。虽大多数企业属林业系统管理，但也有不少企业属乡镇企业、民营企业、城建、轻工、化工等部门管辖，所在经营过程中（尤其是外贸出口）是多头经营、竞相压价，造成恶性竞争。根据有关资料，我国活性炭的出口价只相当于国际市场价的

1/2~1/3，甚至更低。尽管如此，由于多头经营、缺少宏观管理，竞相压价争取外商的现象仍屡见不鲜。这种无序状况导致外商进一步压价，有时还引起外国同行协会或商贸部门的反倾销，而我国却无人应诉，这种局面严重影响了我国活性炭对外贸易的竞争力和国家商业信

誉。

1.4 我国木质活性炭产业技术基础薄弱，科学研究起步晚，科研经费不足，科研力量分散，科技对生产力发展贡献不大

我国对活性炭的科学研究起步于20世纪的六十年代，而真正开始工作是文化大革命结束后的七十年代下半期。从那时起，许多科技工作者对活性炭的原料、制造、应用、孔隙结构和吸附理论都作了不少工作，对我国活性炭工业的快速发展做出了很大贡献。目前我国不少大专院校和科研单位涉足活性炭的科技工作，并取得了一批成果，但由于经费、体制等问题，大多停留在“纸上成果”上，而真正转化为生产力的不多。据各方了解和查询，至今我国木质活性炭还没有标准的生产工艺规程，普遍存在着生产工艺单一，产品品种不多，应用面狭窄，通用产品多，专用品种少等问题。最近二十几年，美国化学文摘每年刊登500多条有关活性炭的文摘，其中活性炭应用方面的文摘占50%以上，在水处理和废气处理等环保方面尤为突出，一些专用炭和新开发用途颇受重视。目前，美国、日本都有300~400多个活性炭品种，而我国仅有50~60多个品种和牌号，其中鑫森炭业品牌作为全国最权威的品牌之一颇受关注。

2 21世纪活性炭产业发展趋势

活性炭作为新材料和碳素材料的一个重要分支，其综合的优良吸附性能和在几乎所有国民经济部门的广泛应用，必将在新世纪里继续显示其旺盛的生命力，同时也将面临更多的发展机遇和挑战。

如上所述，与发达国家相比，我国的活性炭行业还是较落后的，尤其在应用开发，专用炭制造等方面差距更大。例如从环境保护来看，世界发达国家从20世纪70年代开始，环保行业逐渐成为活性炭的主要消费市场，早在1994年，美国用于环境保护中水处理和气体处理的活性炭占其当年总用量13万吨的66%；日本这两项的用量占当年总用量8.5万吨的75%。我国近十多年环保形势日趋严峻，水处理、气体处理用活性炭还远远没有普及。据报道：江浙太湖流域水源中藻类较多时，采用大孔较多的具有一定焦糖脱色力（A法≥85%）的木质粉炭，并在水源混凝沉淀时加入，各种藻类去除率可达81%~98%。随着2003年北京奥运会和2010年上海世博会的申办成功和我国在10~20年里要全面跨入小康社会我们可以充满信心预计，仅环境保护这一领域，活性炭的用量将会成倍增长，初步估计环保用炭不会少于10万~20万吨/年。

另外从活性炭的传统市场来看，活性炭在液相脱色和精制中的应用最早是在制糖和发酵工业。我国每年产糖600多万吨以上，至今未能采用活性炭脱色，以国外制糖业活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%计，活性炭在制糖业的应用量将占有2万~6万吨市场份额。据资料报道，改革开放20多年来，我国的粮食转化工业如发酵工业得到了飞速发展，淀粉糖从30万吨/年增至200万吨/年，柠檬酸从25万吨/年增至40万吨/年，味精产量2002年达到91万吨，是10年前的三倍，这些产品在生产和精制过程中活性炭是必不可少的，它们成倍增加必然导致活性炭需用量也成倍增加。据粗略统计，仅味精用炭一年就要3.5万~4.0万吨，另外山梨酸、柠檬酸、医药中间体、食品添加剂及染料中间体等等需木质活性炭的年用量约3.0万~3.5万吨。

活性炭虽然是一个历史悠久的产品，作为现代工业来讲在我国又是一项新兴产业，它之所以能经久不衰，至今仍然有着蓬勃的发展势头和活力，这与它的用途不断被展有关，它不但已在上述传统的制糖、发酵、制药、食品、轻工、医药、冶金、化工、兵工等领域中广泛应用，而且正在向着与人类生存环境息息相关的环保、净水、空气分离、电子信息、原子能及生物工程、纳米材料、高能电极材料、高效催化剂载体等高新科技领域渗透扩展中，找到了更为广阔的新用途。因此可以预见，未来几十年中我国在全面建设小康社会的过程中，活性炭产业是方兴未艾，必将持续发展。估计大约再过10年，我国活性炭年产量将有望达到20万~30

万吨，它在国民经济发展中的地位将会越来越显示其不可取代的一面。那时，我国将成为名副其实的活性炭生产、消费、出口大国。

3 几点建议

3.1 发挥活性炭行业协会的作用，加强行业的协调和管理，加强企业间的合作并逐步向企业集团过渡，建立和培育中国的大型活性炭企业集团，增强国际竞争力

2003年12月国家民政部正式批准，成立的中国林产工业协会活性炭分会是目前我国唯一的活性炭行业组织，它是一个跨地区、跨部门、跨所有制的在自愿、平等、互利、互惠的原则下组成的全国活性炭行业组织，希望通过各方努力办成活性炭的企业之家，在协助政府部门积极做好活性炭企业的组织、协调、交流、指导等方面的服务工作，使我国活性炭行业走上健康有序的发展道路，在增强国际市场的竞争力等方面发挥更大作用，真正成为政府有关部门与行业企业之间的桥梁和纽带。

3.2 注意现有活性炭原料资源的有效利用，积极寻找替代原料和开发新资源

其实，可供抽制活性炭的资源很多，如南方的竹、木，北方的果壳，果核、木材加工三剩物、棉花秆、稻壳、优质煤、天然沥青、炭黑、石油焦、石油沥青等含碳资源。有针对性地开发活性炭资源对于满足不同需求是有益的。例如，我国每年生产5万多吨糠醛，每生产一吨糠醛有10~12吨废渣，利用其废渣生产的活性炭其硫容量很高，用于气体脱硫有很好效果。再如中温煤焦屑也可以生产出净化含酚废水用的廉价含碳吸附剂；石化行业大量废弃的石油焦也是一种很好的活性炭原料，通过简单的过热水蒸气加工即可生产出优质净水炭。

3.3 密切科技与生产实际相结合，大力提倡科技创新，组织力量攻克化学法生产中的污染治理和降低消耗

目前我国大多数木质活性炭厂由于规模小、资金不足、技术力量有限，在治理污染方面均未能根本解决问题。根据有关资料，化学法生产中的污染治理和降低消耗就其技术而言是可以做到的。例如日本氯化锌法生产活性炭锌耗几乎为零，所采用设备为回转炉；美国磷酸法生产活性炭酸耗为0.2吨/吨以下，所用炉型亦为回转炉。我国浙江、江苏等有些活性炭企业近几年经采用新的转炉和气相回收装置后，酸耗和气相污染有很大降低和改善。尽可能采用适合的活性炭再生方法，以使活性炭“循环再利用”，进一步节约资源，降低使用成本。建议有关部门加大科研经费投入，走产学研相结合的道路，组织科研院所、大专院校和企业紧密合作，吸收国外先进技术，开发具有重大经济效益和社会效益的科研项目，共同攻关，建立几个有自身知识产权的有实际效益的示范工厂，争取在不长时间内将化学生产活性炭厂的污染和消耗降到更低水平。

3.4 加强活性炭基础研究和新技术新产品的研究与开发

深入探讨活性炭的制取条件与活性炭结构形成和调变关系，逐步做到针对不同的吸附??解吸要求而有对应的生产工艺，努力紧跟世界高新技术的发展方向，建成具有我国特色的知识创新体系，大力加强活性炭新品系列的研究和开发应用，如活性炭的超细化和活性炭与纳米材料的复合，高新电子电极材料和真正的“蓄电池”产品、新型催化剂载体、药物缓释剂、生物制剂线化专用活性炭、高能量密度物质的存贮专用活性炭、纳米氧化催化剂活性炭复体等。