【摘

 要】近年来，随着我国对环境保护力度的增大，用于废气、废水处理等方面的活性炭用

量不断增加，况且活性炭的价格偏高，造成企业的环保成本增加，而改性半焦的价格只有
活性炭价格的

50%左右，因此，加强改性半焦的应用研究在我国具有重要的理论意义和实

际意义。

 

　　【关键词】半焦；处理技术；展望

 

　　

 

　　

 1.半焦 

　　

1.1 半焦的孔隙结构 

　　半焦的孔隙结构是其物理结构的主要表征，半焦的许多物理性质尤其是吸附脱附特性
很大程度上取决于煤的孔隙结构。半焦的孔隙结构一般用孔隙率、比表面积、孔隙体积、孔径、
孔 比 表 面 积 等 来 表 征 。 半 焦 的 孔 径 一 般 为

0.5 ～ 100nm ， 根 据 孔 径 大 小 可 分 为 : 大 孔

（

>50nm）、中孔（2～50nm）和微孔（0.5～2nm）。 

　　半焦的孔隙结构和形态在很大程度上是由半焦的内部化学组成所决定的。有资料显示，
半焦的孔隙率随原煤煤化程度提高而迅速降低，半焦酸洗后总孔体积有所增大。煤的氮气吸
附比表面积在碳含量为

76%～83%时大于 10m2/g，而碳含量不在此范围的绝大多数煤的氮

气吸附比表面积小于

lm2/g。碳含量小于 75%的煤大孔占多数，几乎没有中孔；碳含量在

85%～91%的煤微孔占多数，中孔极少；碳含量在 75%～84%的煤相对而言微孔多于大孔，
但其中的中孔也较为发达。微孔体积和碳含量的关系较为弥散，从趋势上看在碳含量为

85%

左右时孔体积最小，并认为煤的微孔体积与直接和碳原子相连的氢原子数有关。

 

　　

1.2 活化机理 

　　活性焦中丰富的孔隙结构主要来源于活化过程，对活化时孔隙结构形成的活化机理，
尤其是化学活化机理，存在不同的观点。在热解后的炭中，构成炭的微晶边缘面或基底面的
缺损部位的碳原子，与微晶内部的碳原子不同，由于其化合价处于相邻碳原子的不饱和结
合状态，因此具有反应性，容易与活化剂分子进行化学反应，它们被称作活性点。可以认为，
与活化剂进行的反应就是从此处开始不断进行。在活性点被分解而氧化掉的碳以气态氧化物
（

CO、CO2）的形式脱出。结果，在微晶表面重新生成不饱和的碳原子，又形成了能与任何

活性物质的分子发生化学反应的活性点。因此，暴露在活化剂中的与微晶的碳网平面平行方
向的边缘面，容易受到活化剂的攻击，很快发生活化反应而消失。微晶外表面的碳元素的脱
离与基本微晶不均匀活化的结果，生成了新的孔隙。这是孔隙直径比较小的孔隙（微孔）结
构发达的阶段，即活化的第一阶段。接着发生的现象是原有的孔隙变大，或者相邻的孔隙之
间的孔壁气化而生成更大的孔隙（大孔）的过程。而且受大孔的体积增大的影响，微孔体积
在减少。从这种活化机理来看，孔隙的生成与气化烧失率密切相关。

 

　　

 2.改性方法 

　　半焦由于未完全热解，内部含有较多的氧和氢，对其改性提供了良好的条件。无论煤热
解半焦还是工业半焦，在用于吸附剂之前均需进行活化以提高其吸附性能。目前对半焦改性
活化技术主要为物理活化及化学活化法。物理活化法是利用活性气体（如水蒸气，空气等）
在较高温度下进行碳的弱氧化作用，使半焦孔径疏通，进而扩大发展。化学活化法是把一些
化学药品混进或浸渍半焦中，然后在一定温度下活化，以对半焦表面进行改性。目前使用较
多的是硝酸及其盐类。由于半焦表面积往往较低，所以目前许多研究都倾向于将两种活化方
法结合来提高半焦的活性。

 

　　

2.1 水蒸气活化 

　　水蒸气与碳的基本反应是吸热反应，反应在

750

℃以上的温度下进行。反应式如下所示:

 
　　

C+H2O=CO+H2-29.4kCal