活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和極強(qiáng)吸附力的吸附劑。自20世紀(jì)初關(guān)于活性炭的第一個(gè)專(zhuān)利公布以來(lái)全世界經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，無(wú)論在制造技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、原料開(kāi)拓、品種開(kāi)發(fā)、孔隙結(jié)構(gòu)研究和吸附理論的認(rèn)識(shí)等方面都取得了巨大成果，并正在不斷深入發(fā)展。我國(guó)木質(zhì)活性炭工業(yè)主要生產(chǎn)方法有二大類(lèi)：一類(lèi)是以薪炭材、果殼炭化成木炭或果殼炭為主要原料的物理法生產(chǎn)工藝;另一類(lèi)是以鋸木屑為主要原料的化學(xué)法生產(chǎn)工藝。
1 生產(chǎn)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題
我國(guó)的木制活性炭工業(yè)經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，尤其是改革開(kāi)放20多年來(lái)取得了令人矚目的成就。生產(chǎn)方法從土法簡(jiǎn)易的平板爐、悶燒爐發(fā)展到現(xiàn)在的回轉(zhuǎn)爐、沸騰爐、斯立普爐、管式爐等多種生產(chǎn)爐型和生產(chǎn)工藝;產(chǎn)量從1949年的幾十噸到2003年20多萬(wàn)噸;品種從幾個(gè)發(fā)展到目前的幾十個(gè);出口量從無(wú)到2003年的15萬(wàn)多噸，居世界第一：生產(chǎn)廠(chǎng)家也由解放初期的數(shù)家小廠(chǎng)到現(xiàn)在的四五百家，遍布全國(guó)二十多個(gè)省、市、自治區(qū)，我國(guó)已成為事實(shí)上的活性炭生產(chǎn)大國(guó)。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：
1.1 企業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)裝備落后、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)
我國(guó)活性炭工業(yè)盡管已是世界上的生產(chǎn)和出口大國(guó)，但還不是活性炭強(qiáng)國(guó)。我國(guó)的90%的木質(zhì)活性炭廠(chǎng)是年產(chǎn)幾百?lài)嵉缴锨嵉男∑髽I(yè)，雖然目前全國(guó)有大大小小四五百家活性炭企業(yè)，年生產(chǎn)能力真正達(dá)到萬(wàn)噸規(guī)模的幾乎沒(méi)有。而我國(guó)的木質(zhì)活性炭企業(yè)大多數(shù)遍布于林區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，規(guī)模較小，生產(chǎn)裝備既不先進(jìn)而且較難更新，主要設(shè)備是大同小異，勞動(dòng)生產(chǎn)率一般在幾十噸/人?年或更低。而國(guó)外，像美國(guó)、日本活性炭生產(chǎn)主要集中于萬(wàn)噸以上的大企業(yè)，這些大企業(yè)不但產(chǎn)量大，生產(chǎn)裝備先進(jìn)，大都實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流水線(xiàn)的全盤(pán)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理控制，故勞動(dòng)生產(chǎn)率很高，達(dá)到幾百?lài)?人?年。
1.2 森林資源浪費(fèi)，環(huán)境污染嚴(yán)重
我國(guó)是少林國(guó)家，生產(chǎn)活性炭只能采用林業(yè)加工剩余物為原料，而前幾年，福建、江西等林區(qū)的整片山林承包或出租給個(gè)人，個(gè)體企業(yè)主為獲取更大利潤(rùn)，只顧眼前利益，置森林保護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)于不顧，成片砍伐林木燒炭后再經(jīng)土法水蒸氣活化而制取活性炭(一般薪炭材制成活性炭，采用物理活化法需要15~20噸/噸)，已經(jīng)造成這些地區(qū)的森林破壞、水土流失，個(gè)別從未發(fā)生過(guò)洪災(zāi)的地區(qū)也出現(xiàn)了前所未有的洪水泛濫。而采用鋸木屑經(jīng)過(guò)化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的企業(yè)，大多是土法的平板爐，既沒(méi)有廢氣回收裝置，也沒(méi)有廢水處理設(shè)備(一般生產(chǎn)一噸成品化學(xué)炭需要化學(xué)活化劑0.3~0.5噸，工業(yè)鹽酸0.5~1.0噸)，由于高溫活化和酸、水后處理，生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的酸性廢氣和廢水，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成污染極為嚴(yán)重?？梢哉f(shuō)中國(guó)的化學(xué)活性炭所取得的一點(diǎn)不大的經(jīng)濟(jì)效益，是以沉重的環(huán)境為代價(jià)換取的。近幾年，有些生產(chǎn)廠(chǎng)家雖然在治理環(huán)境污染上也做了不少工作，但終因經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、設(shè)備等原因尚未得到根本治理。
1.3 管理無(wú)序，各自為政
我國(guó)木質(zhì)活性炭企業(yè)雖然大大小小也有幾百家，不論在生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、外貿(mào)等方面都是政出多門(mén)，各自為政，管理無(wú)序。雖大多數(shù)企業(yè)屬林業(yè)系統(tǒng)管理，但也有不少企業(yè)屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、城建、輕工、化工等部門(mén)管轄，所在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中(尤其是外貿(mào)出口)是多頭經(jīng)營(yíng)、競(jìng)相壓價(jià)，造成惡性競(jìng)爭(zhēng)。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)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(guān)管理，競(jìng)相壓價(jià)爭(zhēng)取外商的現(xiàn)象仍屢見(jiàn)不鮮。這種無(wú)序狀況導(dǎo)致外商進(jìn)一步壓價(jià)，有時(shí)還引起外國(guó)同行協(xié)會(huì)或商貿(mào)部門(mén)的反傾銷(xiāo)，而我國(guó)卻無(wú)人應(yīng)訴，這種局面嚴(yán)重影響了我國(guó)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)。
1.4 我國(guó)木質(zhì)活性炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，科學(xué)研究起步晚，科研經(jīng)費(fèi)不足，科研力量分散，科技對(duì)生產(chǎn)力發(fā)展貢獻(xiàn)不大
我國(guó)對(duì)活性炭的科學(xué)研究起步于20世紀(jì)的六十年代，而真正開(kāi)始工作是文化大革命結(jié)束后的七十年代下半期。從那時(shí)起，許多科技工作者對(duì)活性炭的原料、制造、應(yīng)用、孔隙結(jié)構(gòu)和吸附理論都作了不少工作，對(duì)我國(guó)活性炭工業(yè)的快速發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)。目前我國(guó)不少大專(zhuān)院校和科研單位涉足活性炭的科技工作，并取得了一批成果，但由于經(jīng)費(fèi)、體制等問(wèn)題，大多停留在“紙上成果”上，而真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的不多。據(jù)各方了解和查詢(xún)，至今我國(guó)木質(zhì)活性炭還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝規(guī)程，普遍存在著生產(chǎn)工藝單一，產(chǎn)品品種不多，應(yīng)用面狹窄，通用產(chǎn)品多，專(zhuān)用品種少等問(wèn)題。最近二十幾年，美國(guó)化學(xué)文摘每年刊登500多條有關(guān)活性炭的文摘，其中活性炭應(yīng)用方面的文摘占50%以上，在水處理和廢氣處理等環(huán)保方面尤為突出，一些專(zhuān)用炭和新開(kāi)發(fā)用途頗受重視。目前，美國(guó)、日本都有300~400多個(gè)活性炭品種，而我國(guó)僅有50~60多個(gè)品種和牌號(hào)。
2 21世紀(jì)活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
活性炭作為新材料和碳素材料的一個(gè)重要分支，其綜合的優(yōu)良吸附性能和在幾乎所有國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)的廣泛應(yīng)用，必將在新世紀(jì)里繼續(xù)顯示其旺盛的生命力，同時(shí)也將面臨更多的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
如上所述，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的活性炭行業(yè)還是較落后的，尤其在應(yīng)用開(kāi)發(fā)，專(zhuān)用炭制造等方面差距更大。例如從環(huán)境保護(hù)來(lái)看，世界發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，環(huán)保行業(yè)逐漸成為活性炭的主要消費(fèi)市場(chǎng)，早在1994年，美國(guó)用于環(huán)境保護(hù)中水處理和氣體處理的活性炭占其當(dāng)年總用量13萬(wàn)噸的66%;日本這兩項(xiàng)的用量占當(dāng)年總用量8.5萬(wàn)噸的75%。我國(guó)近十多年環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，水處理、氣體處理用活性炭還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有普及。據(jù)報(bào)道：江浙太湖流域水源中藻類(lèi)較多時(shí)，采用大孔較多的具有一定焦糖脫色力(A法≥85%)的木質(zhì)粉炭，并在水源混凝沉淀時(shí)加入，各種藻類(lèi)去除率可達(dá)81%~98%。隨著2003年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的申辦成功和我國(guó)在10~20年里要全面跨入小康社會(huì)我們可以充滿(mǎn)信心預(yù)計(jì)，僅環(huán)境保護(hù)這一領(lǐng)域，活性炭的用量將會(huì)成倍增長(zhǎng)，初步估計(jì)環(huán)保用炭不會(huì)少于10萬(wàn)~20萬(wàn)噸/年。
另外從活性炭的傳統(tǒng)市場(chǎng)來(lái)看，活性炭在液相脫色和精制中的應(yīng)用最早是在制糖和發(fā)酵工業(yè)。我國(guó)每年產(chǎn)糖600多萬(wàn)噸以上，至今未能采用活性炭脫色，以國(guó)外制糖業(yè)活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%計(jì)，活性炭在制糖業(yè)的應(yīng)用量將占有2萬(wàn)~6萬(wàn)噸市場(chǎng)份額。據(jù)資料報(bào)道，改革開(kāi)放20多年來(lái)，我國(guó)的糧食轉(zhuǎn)化工業(yè)如發(fā)酵工業(yè)得到了飛速發(fā)展，淀粉糖從30萬(wàn)噸/年增至200萬(wàn)噸/年，檸檬酸從25萬(wàn)噸/年增至40萬(wàn)噸/年，味精產(chǎn)量2002年達(dá)到91萬(wàn)噸，是10年前的三倍，這些產(chǎn)品在生產(chǎn)和精制過(guò)程中活性炭是必不可少的，它們成倍增加必然導(dǎo)致活性炭需用量也成倍增加。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，僅味精用炭一年就要3.5萬(wàn)~4.0萬(wàn)噸，另外山梨酸、檸檬酸、醫(yī)藥中間體、食品添加劑及染料中間體等等需木質(zhì)活性炭的年用量約3.0萬(wàn)~3.5萬(wàn)噸。
活性炭雖然是一個(gè)歷史悠久的產(chǎn)品，作為現(xiàn)代工業(yè)來(lái)講在我國(guó)又是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，它之所以能經(jīng)久不衰，至今仍然有著蓬勃的發(fā)展勢(shì)頭和活力，這與它的用途不斷被展有關(guān)，它不但已在上述傳統(tǒng)的制糖、發(fā)酵、制藥、食品、輕工、醫(yī)藥、冶金、化工、兵工等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，而且正在向著與人類(lèi)生存環(huán)境息息相關(guān)的環(huán)保、凈水、空氣分離、電子信息、原子能及生物工程、納米材料、高能電極材料、高效催化劑載體等高新科技領(lǐng)域滲透擴(kuò)展中，找到了更為廣闊的新用途。因此可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾十年中我國(guó)在全面建設(shè)小康社會(huì)的過(guò)程中，活性炭產(chǎn)業(yè)是方興未艾，必將持續(xù)發(fā)展。估計(jì)大約再過(guò)10年，我國(guó)活性炭年產(chǎn)量將有望達(dá)到20萬(wàn)~30萬(wàn)噸，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位將會(huì)越來(lái)越顯示其不可取代的一面。那時(shí)，我國(guó)將成為名副其實(shí)的活性炭生產(chǎn)、消費(fèi)、出口大國(guó)。
3 幾點(diǎn)建議
3.1 發(fā)揮活性炭行業(yè)協(xié)會(huì)的作用，加強(qiáng)行業(yè)的協(xié)調(diào)和管理，加強(qiáng)企業(yè)間的合作并逐步向企業(yè)集團(tuán)過(guò)渡，建立和培育中國(guó)的大型活性炭企業(yè)集團(tuán)，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力
2003年12月國(guó)家民政部正式批準(zhǔn)，成立的中國(guó)林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會(huì)活性炭分會(huì)是目前我國(guó)唯一的活性炭行業(yè)組織，它是一個(gè)跨地區(qū)、跨部門(mén)、跨所有制的在自愿、平等、互利、互惠的原則下組成的全國(guó)活性炭行業(yè)組織，希望通過(guò)各方努力辦成活性炭的企業(yè)之家，在協(xié)助政府部門(mén)積極做好活性炭企業(yè)的組織、協(xié)調(diào)、交流、指導(dǎo)等方面的服務(wù)工作，使我國(guó)活性炭行業(yè)走上健康有序的發(fā)展道路，在增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮更大作用，真正成為政府有關(guān)部門(mén)與行業(yè)企業(yè)之間的橋梁和紐帶。
3.2 注意現(xiàn)有活性炭原料資源的有效利用，積極尋找替代原料和開(kāi)發(fā)新資源
其實(shí)，可供抽制活性炭的資源很多，如南方的竹、木，北方的果殼，果核、木材加工三剩物、棉花稈、稻殼、優(yōu)質(zhì)煤、天然瀝青、炭黑、石油焦、石油瀝青等含碳資源。有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)活性炭資源對(duì)于滿(mǎn)足不同需求是有益的。例如，我國(guó)每年生產(chǎn)5萬(wàn)多噸糠醛，每生產(chǎn)一噸糠醛有10~12噸廢渣，利用其廢渣生產(chǎn)的活性炭其硫容量很高，用于氣體脫硫有很好效果。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)含碳吸附劑;石化行業(yè)大量廢棄的石油焦也是一種很好的活性炭原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)熱水蒸氣加工即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)凈水炭。
3.3 密切科技與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，大力提倡科技創(chuàng)新，組織力量攻克化學(xué)法生產(chǎn)中的污染治理和降低消耗
目前我國(guó)大多數(shù)木質(zhì)活性炭廠(chǎng)由于規(guī)模小、資金不足、技術(shù)力量有限，在治理污染方面均未能根本解決問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)資料，化學(xué)法生產(chǎn)中的污染治理和降低消耗就其技術(shù)而言是可以做到的。例如日本氯化鋅法生產(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)活性炭酸耗為0.2噸/噸以下，所用爐型亦為回轉(zhuǎn)爐。我國(guó)浙江、江蘇等有些活性炭企業(yè)近幾年經(jīng)采用新的轉(zhuǎn)爐和氣相回收裝置后，酸耗和氣相污染有很大降低和改善。盡可能采用適合的活性炭再生方法，以使活性炭“循環(huán)再利用”，進(jìn)一步節(jié)約資源，降低使用成本。建議有關(guān)部門(mén)加大科研經(jīng)費(fèi)投入，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，組織科研院所、大專(zhuān)院校和企業(yè)緊密合作，吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的科研項(xiàng)目，共同攻關(guān)，建立幾個(gè)有自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有實(shí)際效益的示范工廠(chǎng)，爭(zhēng)取在不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將化學(xué)生產(chǎn)活性炭廠(chǎng)的污染和消耗降到更低水平。
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