新世紀大力提倡科技創(chuàng)新 加強我國活性炭基礎(chǔ)研究
目前,活性炭已經(jīng)成為我國環(huán)保市場的主領(lǐng),我國現(xiàn)在已經(jīng)大力提倡科技創(chuàng)新,加強了我國活性炭基礎(chǔ)研究,以下是針對我國活性炭的發(fā)展所涉及的問題作出的綜述!
我國是少林國家,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人,個體企業(yè)主為獲取更大利潤,只顧眼前利益,置森林保護和生態(tài)環(huán)境保護于不顧,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,個別從未發(fā)生過洪災(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)過化學法生產(chǎn)活性炭的企業(yè),大多是土法的平板爐,既沒有廢氣回收裝置,也沒有廢水處理設(shè)備(一般生產(chǎn)一噸成品化學炭需要化學活化劑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?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成污染極為嚴重?梢哉f中國的化學活性炭所取得的一點不大的經(jīng)濟效益,是以沉重的環(huán)境為代價換取的。近幾年,有些生產(chǎn)廠家雖然在治理環(huán)境污染上也做了不少工作,但終因經(jīng)費、技術(shù)、設(shè)備等原因尚未得到根本治理。
生產(chǎn)現(xiàn)狀和存在問題
我產(chǎn)量從1949年的幾十噸到2003年20多萬噸;品種從幾個發(fā)展到目前的幾十個;出口量從無到2003年的15萬多噸,居世界第一:生產(chǎn)廠家也由解放初期的數(shù)家小廠到現(xiàn)在的四五百家,遍布全國二十多個省、市、自治區(qū),我國已成為事實上的活性炭生產(chǎn)大國。但是與發(fā)達國家相比,我國的空氣凈化活性炭工業(yè)仍然存在很大差距,主要表現(xiàn)在:
管理無序,各自為政
我國木質(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、外貿(mào)等方面都是政出多門,各自為政,管理無序。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)、民營企業(yè)、城建、輕工、化工等部門管轄,所在經(jīng)營過程中(尤其是外貿(mào)出口)是多頭經(jīng)營、競相壓價,造成惡性競爭。根據(jù)有關(guān)資料,我國活性炭的出口價只相當于國際市場價的1/2~1/3,甚至更低。盡管如此,由于多頭經(jīng)營、缺少宏觀管理,競相壓價爭取外商的現(xiàn)象仍屢見不鮮。這種無序狀況導致外商進一步壓價,有時還引起外國同行協(xié)會或商貿(mào)部門的反傾銷,而我國卻無人應(yīng)訴,這種局面嚴重影響了我國活性炭對外貿(mào)易的競爭力和國家商業(yè)信譽。
技術(shù)基礎(chǔ)薄弱
我國木質(zhì)活性炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,科學研究起步晚,科研經(jīng)費不足,科研力量分散,科技對生產(chǎn)力發(fā)展貢獻不大 我國對活性炭的科學研究起步于20世紀的六十年代,而真正開始工作是文化大革命結(jié)束后的七十年代下半期。從那時起,許多科技工作者對活性炭的原料、制造、應(yīng)用、孔隙結(jié)構(gòu)和吸附理論都作了不少工作,對我國活性炭工業(yè)的快速發(fā)展做出了很大貢獻。目前我國不少大專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、體制等問題,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,至今我國木質(zhì)活性炭還沒有標準的生產(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,專用品種少等問題。近二十幾年,美國化學文摘每年刊登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,一些專用炭和新開發(fā)用途頗受重視。目前,美國、日本都有300~400多個活性炭品種,而我國僅有50~60多個品種和牌號。 新世紀活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢行業(yè)落后
活性炭作為新材料和碳素材料的一個重要分支,其綜合的優(yōu)良吸附性能和在幾乎所有國民經(jīng)濟部門的廣泛應(yīng)用,必將在新世紀里繼續(xù)顯示其旺盛的生命力,同時也將面臨更多的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。 如上所述,與發(fā)達國家相比,我國的活性炭行業(yè)還是較落后的,尤其在應(yīng)用開發(fā),專用炭制造等方面差距更大。例如從環(huán)境保護來看,世界發(fā)達國家從20世紀70年代開始,環(huán)保行業(yè)逐漸成為活性炭的主要消費市場,早在1994年,美國用于環(huán)境保護中水處理和氣體處理的活性炭占其當年總用量13萬噸的66%;日本這兩項的用量占當年總用量8.5萬噸的75%。我國近十多年環(huán)保形勢日趨嚴峻,水處理、氣體處理用活性炭還遠遠沒有普及。據(jù)報道:江浙太湖流域水源中藻類較多時,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加入,各種藻類去除率可達81%~98%。隨著2003年北京奧運會和2010年上海世博會的申辦成功和我國在10~20年里要全面跨入小康社會我們可以充滿信心預(yù)計,僅環(huán)境保護這一領(lǐng)域,活性炭的用量將會成倍增長,初步估計環(huán)保用炭不會少于10萬~20萬噸/年。
應(yīng)用市場
另外從活性炭的傳統(tǒng)市場來看,活性炭在液相脫色和精制中的應(yīng)用早是在制糖和發(fā)酵工業(yè)。我國每年產(chǎn)糖600多萬噸以上,至今未能采用活性炭脫色,以國外制糖業(yè)活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%計,活性炭在制糖業(yè)的應(yīng)用量將占有2萬~6萬噸市場份額。據(jù)資料報道,改革開放20多年來,我國的糧食轉(zhuǎn)化工業(yè)如發(fā)酵工業(yè)得到了飛速發(fā)展,淀粉糖從30萬噸/年增至200萬噸/年,檸檬酸從25萬噸/年增至40萬噸/年,味精產(chǎn)量2002年達到91萬噸,是10年前的三倍,這些產(chǎn)品在生產(chǎn)和精制過程中活性炭是必不可少的,它們成倍增加必然導致活性炭需用量也成倍增加。據(jù)粗略統(tǒng)計,僅味精用炭一年就要3.5萬~4.0萬噸,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3.0萬~3.5萬噸。
新興產(chǎn)業(yè)
活性炭與蜂窩狀活性炭雖然是一個歷史悠久的產(chǎn)品,作為現(xiàn)代工業(yè)來講在我國又是一項新興產(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、藥用活性炭、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)域滲透擴展中,找到了更為廣闊的新用途。因此可以預(yù)見,未來幾十年中我國在全面建設(shè)小康社會的過程中,活性炭產(chǎn)業(yè)是方興未艾,必將持續(xù)發(fā)展。估計大約再過10年,我國活性炭年產(chǎn)量將有望達到20萬~30萬噸,它在國民經(jīng)濟發(fā)展中的地位將會越來越顯示其不可取代的一面。那時,我國將成為名副其實的活性炭生產(chǎn)、消費、出口大國。編輯本段幾點建議加強行業(yè)的協(xié)調(diào)和管理
發(fā)揮活性炭行業(yè)協(xié)會的作用,加強行業(yè)的協(xié)調(diào)和管理,加強企業(yè)間的合作并逐步向企業(yè)集團過渡,建立和培育中國的大型活性炭企業(yè)集團,增強國際競爭力 2003年12月國家民政部正式批準,成立的中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會活性炭分會是目前我國唯一的活性炭行業(yè)組織,它是一個跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的在自愿、平等、互利、互惠的原則下組成的全國活性炭行業(yè)組織,希望通過各方努力辦成活性炭的企業(yè)之家,在協(xié)助政府部門積極做好活性炭企業(yè)的組織、協(xié)調(diào)、交流、指導等方面的服務(wù)工作,使我國活性炭行業(yè)走上健康有序的發(fā)展道路,在增強國際市場的競爭力等方面發(fā)揮更大作用,真正成為政府有關(guān)部門與行業(yè)企業(yè)之間的橋梁和紐帶。
積極尋找替代原料和開發(fā)新資源
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發(fā)新資源 其實,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。有針對性地開發(fā)活性炭資源對于滿足不同需求是有益的。例如,我國每年生產(chǎn)5萬多噸糠醛,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,通過簡單的過熱水蒸氣加工即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)凈水炭。
大力提倡科技創(chuàng)新
密切科技與生產(chǎn)實際相結(jié)合,大力提倡科技創(chuàng)新,組織力量攻克化學法生產(chǎn)中的污染治理和降低消耗 目前我國大多數(shù)木質(zhì)活性炭廠由于規(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題。根據(jù)有關(guān)資料,化學法生產(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”,進一步節(jié)約資源,降低使用成本。建議有關(guān)部門加大科研經(jīng)費投入,走產(chǎn)學研相結(jié)合的道路,組織科研院所、大專院校和企業(yè)緊密合作,吸收國外先進技術(shù),開發(fā)具有重大經(jīng)濟效益和社會效益的科研項目,共同攻關(guān),建立幾個有自身知識產(chǎn)權(quán)的有實際效益的示范工廠,爭取在不長時間內(nèi)將化學生產(chǎn)活性炭廠的污染和消耗降到更低水平。
加強活性炭基礎(chǔ)研究
加強活性炭基礎(chǔ)研究和新技術(shù)新產(chǎn)品的研究與開發(fā) 深入探討活性炭的制取條件與活性炭結(jié)構(gòu)形成和調(diào)變關(guān)系,逐步做到針對不同的吸附??解吸要求而有對應(yīng)的生產(chǎn)工藝,努力緊跟世界高新技術(shù)的發(fā)展方向,建成具有我國特色的知識創(chuàng)新體系,大力加強活性炭新品系列的研究和開發(fā)應(yīng)用,如活性炭的超細化和活性炭與納米材料的復(fù)合,高新電子電極材料和真正的“蓄電池”產(chǎn)品、新型催化劑載體、藥物緩釋劑、生物制劑線化專用活性炭、高能量密度物質(zhì)的存貯專用活性炭、納米氧化催化劑??活性炭復(fù)體等。
企業(yè)規(guī)模小
企業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)裝備落后、勞動生產(chǎn)率低、市場競爭力不強 我國活性炭工業(yè)盡管已是世界上的生產(chǎn)和出口大國,但還不是活性炭強國。我國的90%的木質(zhì)活性炭廠是年產(chǎn)幾百噸到上千噸的小企業(yè),雖然目前全國有大大小小四五百家活性炭企業(yè),年生產(chǎn)能力真正達到萬噸規(guī)模的幾乎沒有。而我國的木質(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)裝備既不先進而且較難更新,主要設(shè)備是大同小異,勞動生產(chǎn)率一般在幾十噸/人·年或更低。而國外,像美國、日本活性炭生產(chǎn)主要集中于萬噸以上的大企業(yè),這些大企業(yè)不但產(chǎn)量大,生產(chǎn)裝備先進,大都實現(xiàn)了生產(chǎn)流水線的全盤自動化和計算機管理控制,故勞動生產(chǎn)率很高,達到幾百噸/人·年。
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