废活性炭是指已使用过的活性炭,是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。因我国味精、葡萄糖、电厂、水厂、生活用水、工业用水、石油化工、食品饮料、制糖制酒、医药、养鱼等行业每年需要活性炭量达几亿吨以上,但活性炭只能一次性,使用后便把它排弃掉,长年累月,这些废炭发酵变质,便成为环境公害。
在有机酿酒中,活性炭可以用作加工剂,从白葡萄浓缩物中吸附棕色色素。活性炭过滤器可用于过滤伏特加和威士忌中可能影响颜色、味道和气味的有机杂质。以适当的流速将不纯净的伏特加通过活性炭过滤器,将产生酒精含量相同的伏特加,并且根据气味和味道判断,有机纯度显著提高。
活性炭过滤器通常用于压缩空气和气体净化,以去除空气中的油蒸汽、气味和其他碳氢化合物。最常见的设计采用一级或二级过滤原理,将活性炭嵌入过滤介质中。其还可用于将放射性气体保留在从核沸水堆涡轮冷凝器中抽真空出来的空气中。大型木炭床吸附这些气体,并在它们迅速衰变为非放射性固体时保留它们。当过滤后的空气通过时,固体颗粒被截留在木炭颗粒中。
有些碳更善于吸附大分子。 糖蜜数或糖蜜效率是通过从溶液中吸附糖蜜来测量活性炭的中孔(大于20Å或大于2nm)含量。活性炭在液相中的脱色力常用活性炭对糖蜜溶液的脱色能力来表示。糖蜜值代表了较大吸附物种可用的潜在孔隙体积。当两种活性炭具有相似的吸附孔体积时,糖蜜数较高的活性炭通常具有较大的进料孔,从而使吸附质更有效地转移到吸附空间。
性能和反应性的改进
传统活性炭的表面是活性的,能够被大气中的氧和氧等离子体蒸汽氧化,也能被二氧化碳和臭氧氧化。活性炭在液相中的氧化是由多种试剂(硝酸、过氧化氢、硝酸钾)引起的。活性炭可以与氯,溴和氟相互作用。
与其它碳材料一样,活性炭的表面可以在液相中通过氟聚醚过氧化物进行氟烷基化处理,或通过化学气相沉积法与各种含氟有机物质结合。这种材料结合了高疏水性和化学稳定性以及导电性和导热性,可用作超级电容器的电极材料。
磺酸官能团可以附着在活性炭上,形成“星形基团”,可用于选择性催化脂肪酸的酯化反应。由卤化前体形成的此类活性炭提供了一种更有效的催化剂,被认为是残留卤素改善稳定性的结果。活性炭的某些化学性质归因于表面活性炭存在的双键。
活性炭形状不定,通常是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状,通过加工处理所获得。由于活性炭本身具有的吸附性能,能够吸大多数大气污染物,吸附效率较为理想,因此常被当作吸附剂使用。活性炭本身不具备危险性,因此被抛弃的纯活性炭不属于危险废物。