1．化學活化法化學活化法是把化學藥品加入原料中，然後在惰性氣體介質中加熱，同時進行炭化和活化的壹種方法，通常采用鋸屑等植物性原料．藥品活化法有三大缺點：① 對設備腐蝕性很大；② 汙染環境；③活性炭中殘留有化學藥品活化劑，應用方面受到限制．1．1．氯化鋅法氯化鋅法制造工藝為在原料中加人重量是原料0．5～4倍、比重為1．8左右的濃氯化鋅溶液並進行混合，讓氯化鋅浸漬，然後在回轉爐中隔絕空氣加熱600-700℃ ，由於氯化鋅的脫水作用，原料裏的氫和氧主要以水蒸氣的形式放出，形成多孔性結構發達的炭。1.2 磷酸法磷酸活化原則上是將精細粉碎的原料與磷酸溶液混合，接著混合物被烘幹，並在轉爐內加熱到400～600℃ ，眾所熟知的工藝過程是在較高的溫度下(1100℃ )進行的．1.3 以堿為活化劑的化學活化法近來，以氫氧化鉀等堿性活化劑的化學活化法引人註目．將煤焦與氫氧化鉀混合，在氬氣流中進行低溫、高溫二次熱處理，制得比表面積為2 918 平米／克的活性炭．選用經壹次炭化核桃殼或石油焦，加入1～ 5倍氫氧化鉀，充分混合，系統通氮氣保護，低溫脫水，高溫活化，可制得高比表面積活性炭。美國Standard Oil公司於1971～1974的4年中申請了五篇用石油焦制備活性炭的專利，其要點為：用硝酸將石油焦氧化成石油焦酸，然後在不同的工藝條件下用過量的氫氧化鉀活化，制得比表面積在1 000-2 600 m ／g的活性炭．這種活化方法收率低，工藝繁瑣復雜，物料處理困難，未能在工業上應用．因此該公司又於1978年公開了用3倍量的氫氧化鉀在850℃ 活化石油焦的專利．日本Kansal Coke and Chemicals公司在800℃ 減壓條件下用3倍量的氫氧化鉀直接活化石油焦制得 比表面>3 000 平米 ／克的活性炭。 1.2 氣體活化法氣體活化法是把原料炭化以後，用水蒸氣、二氧化碳、空氣、煙道氣等，在600～1 200℃ 下進行活化的方法．它的主要工序為炭化和活化，炭化就是將原料加熱，預先除去其中的揮發成分，制成適合於下壹步活化用的炭化料．炭化過程分為400℃ 以下的壹次分解反應，400～700℃ 的氧鍵斷裂反應，700～1 000℃ 的脫氧反應等三個反應階段，原料無論是鏈狀分子物質還是芳香族分子物質，經過上述三個反應階段獲得縮合苯環平面狀分子而形成三向網狀結構的炭化物。炭化物的吸附能力低，這是由於炭中含有壹部分碳氫化合物、細孔容積小以及細孔被堵塞等原因所致．活化階段通常由在大約900℃ 下，把炭暴露於氧化性氣體介質中，進行處理而構成．活化的第壹階段，除去被吸附質並使被堵塞的細孔開放；進壹步活化，使原來的細孔和通路擴大；隨後，由於碳質結構反應性能高的部分的選擇性氧化而形成微孔組織。1.2.1 微波加熱法制活性炭含碳原料在600℃ 以上的溫度下進行預熱處理，與水蒸氣、二氧化碳、含氧氣體或活化產生的氣體接觸，以微波直接加熱，即可完成活化．但由通常活化方法能制得活性炭的煤類、石油類、木質類等原料，想用微波加熱到完全活化溫度是不可能的．例如煤、瀝青、木材等原料，若照射微波，最初因水分發熱，溫度可達100℃ 左右，然後當水分蒸發完 ，發熱極小，要升溫到100℃ 以上，或不可能或需很長的時間．1.2.2 活性炭微波加熱蒸汽活化法微波加熱蒸汽活化法能使活性炭內部表面積顯著擴大．具體過程為：先將原料制成壹定粒度和比重，通入水蒸氣充分攪拌，使其均勻濕潤，根據毛細管現象，植物纖維素原料的各纖維間的微孔中存在著遊離水分，從而使原料濕潤膨脹，然後，以這些遊離水分為電解質，用微波放射，遊離水分急劇蒸發，產生蒸汽壓，從原料內部向外爆發性壓出．如此急劇作用，使纖維間的空間擴大，同時急劇幹燥，並產生無數龜裂，原料的多孔結構更為顯著，內部表面積進壹步擴大．再連續幹餾炭化，同時通以蒸汽，蒸汽不斷地流到原料的多孔和龜裂的地方，抑制和排除碳化氫的固著，直至炭化完畢，能很好地保持其多孔結構。1.3藥品活化和氣體活化的配合使用氣體活化和藥品活化有時還配合起來使用．對受過藥品活化處理的炭，進壹步進行水蒸氣活化，有時能制造出特殊細孔分布的產品，並使幅度很廣的細孔數增加．用活性炭處理含有會堵塞炭的細孔的那樣物質的氣體時，例如，用粒狀活性炭從城市煤氣中吸附除去苯時，活性炭的細孔被城市煤氣中的二烯烴堵塞而迅速老化．為制造這種情況下能使用的活性炭，曾應用過這種配合使用的活化方法．勒吉公司的苯佐爾邦牌活性炭就是有代表性的這類活性炭。1.4 連續炭化活化法用比較簡單的流動加熱爐連續進行炭化和限制氧化活化的活性炭生產方法，並且操作省工、產品質量較好．該方法特點是：把含水率調整到l5％ ～30％ 的活性炭原料，連續地送入流動加熱爐，同時由爐底鼓入適量的空氣，使爐內進行炭化和限制氧化活化，在原料入爐前到載入爐時，僅向爐內送入少量火種，加上從爐的下部鼓入適量空氣，促使原料部分燃燒，以便加熱原料本身．爐內溫度和炭化速度靠鼓入空氣量和投料量進行調整．鼓風除用於原料部分燃燒和加熱外，還用於使炭化過程中的粒子流態化和連續不斷進行的活化反應中。1．5流化床壹步法制造活性炭流化床壹步法制造活性炭上是近年來發展的煤制活性炭新工藝．該法將原料篩分後直接送入流化床，在初始流化速度下炭化和活化，活化溫度和活化氣體分布均勻，可有效地活化反應原料．既可處理粉狀原料也可處理粒狀原料，生產工藝還簡單，受到了高度重視．英國國家煤炭局采用該法生產無煙煤活性炭已投入商業運行．但單段流化床壹般適合間歇操作，連續操作活化不均勻．田崎米四研究表明，流化床段數的增加，可使連續操作與間歇操作收到相同的活化產品．但該工藝制造成型活性炭時磨損嚴重，如把粉煤細粒子與成型原料混合活化，磨損可大大減輕，可同時制取粉狀和粒狀活性炭．工藝比加入惰性細粒子簡單，設備生產能力也大．1.6 快速炭化活化法研究者認為，利用快速熱解工藝可以生產廉價的活性炭，這種活性炭有良好的吸附性能，使用後不需再生，可直接用作氣化原料．已有的實驗研究結果表明快速熱解可顯著提高活性炭比表面積，在快速熱解過程中引入高溫水蒸氣介質，對活性炭表面結構有顯著影響．邱介山等用落下床輻射爐，以碳酸鉀為催化劑，探討黃縣褐煤在水蒸氣介質中催化快速炭化生產活性炭的可能性．結果表明：實驗中所得活性炭的空隙結構指標和吸附性能指標已達到或接近某些市售活性炭的水平．1.7褐煤半焦壓塊活化工藝目前褐煤制活性炭應用較為普遍的是褐煤半焦壓塊活化工藝．這種工藝首先將褐煤炭化，然後將半焦粉碎至0．1mm以下，加入瀝青粘結劑成型壓塊，粉碎壓塊後加入活化爐活化，經篩分或磨細可制得粒狀或粉狀活性炭．澳大利亞和歐洲采用的都是這種工藝．1.8 其它的生產方法張雙全等探討了以硝酸鹽為主的氧化性復合催化劑制備煤基活性炭的新工藝，利用該催化劑將催化和氧化統壹起來．結果表明，硝酸鋇的活性差，不宜作為催化劑使用；鉀化合物是制造活性炭的良好催化劑；助催化劑磷在活性炭空隙結構發展上起著重要的作用；原料中的灰分對催化劑效能的發揮起阻礙作用；實驗的復合催化劑可以提高活化反應速度l倍以上，在相同燒失率時獲得較高的吸附性能，或在相同的燒失率時提高活化得率，從而降低活性炭的生產成本．澳大利亞Robert將20％氫氧化鉀溶液70～75 ml與幹燥原煤或酸洗煤20 g混成凝膠膏狀，用壓塑機壓制出直徑6 mm的煤段，幹燥後直徑變為3 mm，堅硬，然後在900℃ 氮氣保護下餾16 h，幹餾炭用稀酸浸提回收鉀鹽後制得產品．原煤活性炭表面積為l 340 m ／g，酸洗煤活性炭的為l 500 平米／g．在美國也開發類似工藝，但氫氧化鉀用量更大，制得粉狀活性炭表面積高達3 000 平米 ／g．但是在美國將原料褐煤及次煙煤用稀酸(如磷酸)處理，處理目的主要不是浸出礦物質，而是使煤中的壹些成分交聯，然後直接壓塊活化制造活性炭，產量和活性都大大提高．2活性炭制備的發展趨勢2．1活性炭原料方面傳統的活性炭制備多以木材、木炭、木屑、椰子殼、果核等為原料，隨著社會環保意識的增強，尤其是1998年發生在長江、松花江、嫩江流域的特大洪水使人們已切身體會到生態惡化對民族生存和可持續發展的巨大負面影響，國家迅速對自然林禁伐．致使木材、木炭的來源萎縮，即制備活性炭的原料受到極大地限制，價格也呈上漲趨勢，在此形勢下，利用切實可行的新工藝，以礦物質原料代替生物質原料制備活性炭具有重大的前途和意義．2．2活性炭制備方法由於活性炭原料的廣泛性，同時，同壹材質也因地理環境、自然條件的不同而不同，有時成分差異很大，如用同壹種制備方法，使活性炭的質量以及材料的最大利用率受到極大限制．因此，今後活性炭的制備將在傳統的制備基礎上朝著多樣化、新穎性、針對性發展．隨著活性炭新的應用領域的出現以及對性能更好的新產品的需求，開發節能、高效新工藝、新設備、提高產品質量、降低生產成本成為活性炭行業的重要任務．
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