
1、活性炭行业概况
(1)活性炭概述
活性炭是多孔炭材料最重要的细分领域产品,约占多孔炭材料市场规模的 78%。活性炭是利用木炭、竹炭、果壳、动物碳黑和优质煤等原料加工成的优良吸附剂,具有高度发达孔隙结构和极大比表面积、较强的物理吸附和化学吸附性。
按照制造原料划分,活性炭可分为木质活性炭、煤质活性炭。其中木质活性炭主要指由林业“三
按照外观形状划分,活性炭可划分为粉状活性炭、颗粒活性炭和其他形状活性炭,其中粉状活性炭主要指粒度小于 0.175mm 的活性炭,颗粒活性炭主要指粒度大于 0.175mm 的活性炭,包括不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭和球形活性炭。按制造方法划分,活性炭可分为化学法活性炭、物理法活性炭。
碳中和目标下,木质活性炭替代煤质活性炭是长期趋势。财政部、税务总局 2021
(2)全球及中国活性炭市场规模
近年来,随着人们生活水平的不断提高,对食品和饮用水等环境的要求度也在持续提升,从而活性炭的市场需求逐步扩大,推动行业市场规模的迅速增加。根据 Grand View Research 公布的数据,2023 年全球活性炭行业市场规模 37.2 亿美元。
近年来,随着中国经济的快速增长和对环境保护的日益重视,活性炭应用领域不断扩大,需求增长迅速。特别是中国关于环境保护的相关规则颁布后,水处理、机动车、溶剂和废气回收以及空气净化用的活性炭市场需求呈增长态势。
煤质活性炭原材料煤资源有限且生产过程增加大量二氧化碳,产品价格受原材料及环保成本影响;木质活性炭因主要原材料为林产“三剩物”,可再生利用,木质活性炭长期竞争优势高于煤质活性炭。2022 年我国木质活性炭、煤质活性炭产量分别为 36.9 万吨和 63.9 万吨,分别占活性炭产量的 36.6%和 63.4%,2010-2022 年木质活性炭、煤质活性炭产量年复合增长率分别达 10.5%和 7.4%,木质活性炭增长率显著高于煤质活性炭。
2022 年国内木质活性炭、煤质活性炭需求分别达 32.3 万吨和 143.6 万吨,根据生意社统计,我国 2023 年活性炭产量 115 万吨,其中:木质活性炭产量 40万吨,煤质活性炭产量 75 万吨,根据海关总署数据,2023 年我国木质活性炭、煤质活性炭净出口为 4.2 万吨和 21.9 万吨。
2、行业技术水平及技术特点
活性炭行业制备的通用技术水平如下:
原料处理颚式破碎机、振动筛、滚筒干燥机;煤质需配煤/磨粉/捏合(压块/柱状炭预处理);粒度均匀性影响活化效率;原料预处理决定孔隙结构基础
炭化 煤质炭化需控温防结焦;木质炭化需抑制焦油生成;形成初步碳骨架,微孔占比约60%;炭化料碘值约 200mg/g
活化 煤质多用物理法(微孔主导);木质多用磷酸法(中孔发达);椰壳侧重高温气体活化物理法比表面积 800−2000m2/g;化学法可达 1500−3000m2/g
后处理食品级需酸洗降灰至<5%;气相吸附炭需浸渍增强选择性;灰分降低 50-80%;浸渍后苯吸附值提升 30-100%
3、行业技术的发展趋势
活性炭作为多孔炭材料重要构成,其行业生产技术的未来发展趋势将围绕绿色化、智能化、功能化及高效化展开,具体表现为以下几个方向:
1绿色环保工艺的深化与资源循环利用。未来活性炭生产将更注重低碳化与循环经济模式。生物质原料(如椰壳、竹材、秸秆)的规模化应用将显著提升,减少对煤炭等不可再生资源的依赖。生产工艺中,生物催化法和绿色化学反应的推广将降低化学活化剂(如磷酸)的使用量,减少废酸排放,同时通过生物质炭化与活化耦合技术实现副产物回收利用。此外,废旧活性炭再生技术(如微波再生、超临界流体再生)的普及率预计从当前的 20%提升至40%,推动危废活性炭回收市场发展,降低生产成本并减少环境负担。
智能化与自动化生产升级。借助物联网、传感器及人工智能技术,活性炭生产的全流程将实现精准控制。例如,通过实时监测炭化温度、活化气体流量等参数,动态优化工艺条件,提升产品一致性。智能造粒装备的研发将推动成型活性炭(如蜂窝炭、球形炭)的标准化生产,满足空气净化、VOCs 治理等场景对特定形状和孔隙结构的需求。同时,数字化工厂的构建可降低能耗(如蒸汽消耗减少 15%-20%)并提升生产效率,推动行业从劳动密集型向技术密集型转型。
高性能与功能化材料创新。为满足新兴领域需求,活性炭将向多功能复合化发展。例如纳米级活性炭通过集成碳纳米管或金属氧化物(如 TiO₂),增强电化学性能,应用于超级电容器或能源存储领域;表面改性技术通过负载银、钾等元素或引入特定官能团,开发抗菌、选择性吸附(如重金属、VOCs)的定制化产品;将化学-物理联合活化法可将比表面积提升至 3700m²/g 以上,显著增强吸附能力等。
工艺协同与产业链整合。未来技术路线将更注重多技术协同,例如“H₃PO₄+CO₂联合活化法”结合化学与物理活化的优势,兼顾孔隙调控与环保性。同时,产业链上下游整合加速,如煤炭企业转型煤质活性炭深加工、林业资源区发展木质活性炭产业集群,形成区域化、专业化的生产网络。
政策驱动下的技术标准化与认证升级。随着欧美等市场对活性炭环保标准的趋严(如 REACH 法规),国内企业将加大清洁生产认证投入,推动生产工艺的标准化和质量管理体系升级。车用多孔炭行业引进 IATF16949 质量管理系统。电极用多孔炭材料的灰分控制(<0.5%)和医药级产品的杂质检测精度将进一步提升。
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