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沥青基活性炭 李凯栾志强乔惠贤赵红阳 (防化研究院) 摘要：沥青基活性炭的制备工艺研究和应用开发十多年来已经成为一个新的热点。本文概 要介绍了该种活性炭的分类和应用，制备方法以及前体沥青在活性炭制备中的作用。 关键词：沥青活性炭 活性炭作为一种广泛使用的大比表面积多孔材料，广泛应用于环境、食品、能源、化 工和医药等各种行业。该材料可以以煤、木材、沥青、植物秸秆等多种含碳物质为前体， 经炭化和活化工艺制备。目前国内外用量最大的活性炭是以煤为前体的煤基活性炭。随着 煤炭资源的大量消耗和高性能活性炭的需求，广大科学工作者逐渐开始转向其他活性炭前 体。其中沥青基活性炭的研制正日益受到关注。 1沥青基活性炭的分类和应用 从沥青能够制备出各种形状的活性炭材料，有柱状、粉末状、蜂窝状、球状和纤维状 等，由于原料沥青和沥青的处理工艺的不同，所制备的沥青基活性炭有很大差异。借鉴炭 纤维的分类方法，按应用背景可分为普通沥青基活性炭和高性能沥青基活性炭。普通沥青 基活性炭的制备工艺相对简单，制备过程中一般很少对沥青进行特殊的处理，这样所得产 品只具备中等发达的孔隙结构，比表面积在1000n1魂左右，多用于废水和废气的吸附处理 以及其他简单的吸附应用，结合污染物的特性，选择一定孔隙结构的活性炭样品即可。高 性能沥青基活性炭，顾名思义，其应用的要求较高，制备工艺响应的也就更复杂，如催化 剂的载体材料及高级吸附材料、临床医学上的血液过滤剂、天然气汽车的储藏甲烷材料、 电容器电极用活性炭以及军用和民用化学防护服的活性炭．织物复合材料用的活性炭微球 等。 2沥青基活性炭的制备技术 沥青基活性炭的制备技术简单地说也可以分为化学法活化和物理法。但实际上，由于 应用背景的不断拓展，对材料要求的不同，它的制备技术已经突破了这种简单的划分方法， 多数是物理和化学的方法同时采用。 ． 432 3化学法制备沥青基活性炭 化学法由于污染非常严重，普通应用目的的活性炭制备已经很少采用。但在储能用比 表面积大于2500m2／g高比表面积活性炭的研制方面，目前还仍旧以化学法为主。一般先进 行调制获得高软化点沥青(或进而制成沥青焦)，以此为原料。与化学活化试剂(如，KOH) 以一定比例混合，进行炭化和活化处理获得高比表面积活性炭。该种方法获得的多为粉末 活性炭，其装填密度相对较低，一般需进一步将所得的高比表面积沥青基活性炭与树脂和／ 或黏合剂混合，加压成型，经再次高温活化或一定的温度下简单热处理，获得装填密度大 大提高的沥青基活性炭，进而获得更优异的应用性能。 4物理法制备沥青基活性炭 物理法制备活性炭一直是活性炭制备的最主要方法，在沥青基活性炭的制备方面也广 泛使用。在只用于一般物理吸附操作的活性炭，对活性炭的表面性质、杂质种类和含量等 无十分苛刻的要求的情况下可以直接使用这种方法。一般地，这种活性炭多以煤沥青和石 油沥青为前体，只对沥青简单地调制或根本不进行任何调制就进行稠化(去除小分子的挥 发分)，加入一定量的不同功能的助剂，如孔径结构调变剂的煤、煤焦油、淀粉、石墨或木 炭等，成型用的黏结剂一烯醇聚合物或纤维素，然后成型；经空气不熔化、炭化处理，然 后一般采用水蒸气进行活化处理，最终一般可以获得比表面积在900～1500n12，g的沥青基 活性炭。这种活性炭多用于废水处理和一般的气体吸附。 5物理化学法 常规的碱金属化学活化法和水蒸气物理活化方法制备的活性炭尽管有非常丰富的微 孔，但中孔结构一般都欠发达，对于某些需要大分子吸附净化或炭负载催化的领域应用受 到很大限制。为进一步拓展应用领域，研究人员通过在调制沥青的过程中或将沥青溶于有 等方法稠化成型，经空气不熔化、炭化处理、水蒸气活化处理，最终一般可以获得一定中 孔比例的中孔活性炭。也有专利报道以沥青为原料，在经炭化获得炭化料后，先用水蒸气 不充分活化，获得一部分孔隙，然后浸渍能够产生中孔的化学试剂，再进行充分的水蒸气 活化，最终获得一定中孔比例的中孔活性炭。对于某些不希望出现微孔的应用，还可以对 已经获得的中孔活性炭进行气相沉积，采用气相沉积堵塞微孔的原理，可以获得中孔体积 比率在90％以上的活性炭。 对于一些其他特殊的应用，也有采用物理化学方法的。在制