活性炭是一種經特殊處理的炭,將有機原料(果殼、煤、木材等)在隔絕空氣的條件下加熱,以減少非碳成分(此過程稱為炭化),然后與氣體反應,表面被侵蝕,產生微孔發達的結構 (此過程稱為活化)。
活性炭的概念
活性炭是一種經特殊處理的炭,將有機原料(果殼、煤、木材等)在隔絕空氣的條件下加熱,以減少非碳成分(此過程稱為炭化),然后與氣體反應,表面被侵蝕,產生微孔發達的結構 (此過程稱為活化)。由于活化的過程是一個微觀過程,即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕 ,所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙。
活性炭表面的微孔直徑大多在2~50nm之間,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面積,每克活性炭的表面積為500~1500m2,活性炭的一切應用,幾乎都基于活性炭的這一特點。
根據中研普華產業研究院發布的《2022-2027年活性炭產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告》顯示:
活性炭是由木質、煤質和石油焦等含碳的原料經熱解、活化加工制備而成,具有發達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面化學基團,特異性吸附能力較強的炭材料的統稱。通常為粉狀或粒狀具有很強吸附能力的多孔無定形炭。由固態碳質物(如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等)在隔絕空氣條件下經600~900℃高溫炭化,然后在400~900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進行氧化活化后獲得。
活性炭的含炭量、比表面積、灰分含量及其水懸浮液的pH值皆隨活化溫度的提高而增大。活化溫度愈高,殘留的揮發物質揮發愈完全,微孔結構愈發達,比表面積和吸附活性愈大。根據活性炭的外形,通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規則形狀的破碎炭等。隨著現代工業和科學技術的發展,出現了許多活性炭新品種,如炭分子篩、微球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。
中國國家標準將活性炭按照兩部分進行分類:一部分按制造使用的主要原材料,另一部分按制造使用的原材料及對應的產品形狀組合分類。活性炭按制造使用的主要原材料分為四類:煤質活性炭、木質活性炭、合成材料活性炭和其他類活性炭。按制造使用主要原材料及對應的產品形狀組合分類分為16種類型。具體來看,2021年我國活性炭應用結構中,食品飲料占比為28.03%、生活用水占比為18%、工業污水占比為13.48%。
環保活性炭是一種新型活性炭,專門運用于環保領域。 主要用于工業上的空氣凈化與水處理,這種活性炭通常都用于環保領域,所以被人們稱做“環保活性炭”它最大的特點是吸附速度快,孔隙結構發達能夠有效的處理廢氣、廢水。
活性炭優越的應用特性及生產利用的經濟性,使其成為眾多產業門類中難以替代的產品。活性炭主要應用領域涵蓋了食品飲料、化工、冶金、輕紡、水處理、醫藥等眾多產業門類,近年來隨著環保節能成為經濟社會發展的核心理念,活性炭在水處理、大氣污染防治等領域的應用價值也日益凸顯。此外,隨著新材料技術、醫藥科學等領域的技術進展,活性炭在能源儲存、天然氣回收、血液凈化等方面應用逐步拓展,將為行業的前景注入新的活力。
數據顯示,2021年我國活性炭產量為98.2萬噸,同比增長9.1%,需求量為73.46萬噸,同比增長7.6%。2021年以來,我國活性炭價格基本保持平穩增長的趨勢,但增長幅度較小。2021年1月,我國活性炭均價為9966元/噸,到2022年10月,均價來到10735元/噸,增長769元/噸。
就區域需求結構而言,中國、美國、歐盟和日本是世界上活性炭的主要消費地區。其中,中國和美國在需求中所占的比例最大,二者的總和高達50。此外,近年來,隨著發展中國家的迅速發展,工業增長造成的環境污染日益突出,各國在環境控制和環境保護方面的努力不斷加強,從而推動了這些地區活性炭消費量的快速增長。未來,包括中國在內的許多發展中國家對活性炭的需求將比發達國家增長更快。
“十三五”期間,隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,活性炭作為一種不可替代的吸附材料,應用領域和需求量將會不斷地拓展和增長。但縱觀整個行業,仍然存在著集中度低、裝置規模小、準入門檻低、設備相對落后等問題。活性炭行業面臨著環保和節能減排要求日趨嚴格、勞動力成本不斷上漲的挑戰。
2022年9月化工大宗商品活性炭價格為10866.7元/噸,同比增加15.6%,環比下降0%;從9月周一至周五大宗商品活性炭價格來看,價格在10833.33-10900元/噸之間波動,有四次調價,9月16日-21日達到最大值;2018-2021年化工大宗商品活性炭價格逐年遞減。
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2022-2027年活性炭產業深度調研及未來發展現狀趨勢預測報告
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