本文重点介绍在用于果糖、葡萄糖、蔗糖、甘油、磷酸等脱色或纯化方面可以替代或部分替代木质粉末状活性炭的颗粒状活性炭。

化学法粉末状活性炭的优势

毋庸置疑，化学法的木质粉末状活性炭是脱色效果最佳的选择。木质活性炭中大孔的比例远高于其它材质的活性炭（即便如此，木质活性炭占优势比例的还是小孔）。

根据IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)的分类，活性炭的孔隙中，大于50nm的被定义为大孔，2-50nm为中孔或称过渡孔，2nm以内的被称为微孔。

同等碘吸附值的前提下，化学法的木质粉末状活性炭，中大孔的比例一般高于市面销售和流通的果壳或煤质活性炭。糖类或油脂类脱色困难的原因是色素分子通常分子量巨大，扩散速度慢，进入活性炭内部的速度小，且普通活性炭小孔的比例更高。而色素分子往往很难进入微孔中被吸附。一般的规律是，孔隙分布概率偏向中大孔方向的结构能提供更大的吸附loading值。化学法的木质活性炭符合这一特点。

而另外一方面，工业生产中单元操作的时间是有限制条件的，吸附操作耗费的时间越短，当然越有利于提高产量。 如上图，325目的活性炭提供了很大的外表面积，大大缩短了吸附的传质时间。这也是粉末状活性炭吸附时间短的原因。

显而易见，颗粒状活性炭不具备吸附动力学的优势。但是，幸运的是，美国人发明的造粒和配煤技术为重塑活性炭的孔径结构提供了可能。通过不同煤种的搭配和造粒，使得特种煤质炭能达到接近木质活性炭的孔隙结构分布，至少在loading值上，煤质炭有何木质炭平分秋色的机会。通过选择合适的配方，相对较高比例的中大孔分布的煤质活性炭不仅能达到和木质活性炭相等甚至更好的脱色效果，而且达到相近的loading值，使得单位产量产品脱色操作煤质活性炭的消耗量与木质炭持平。

比较粉末活性炭与颗粒活性炭的脱色操作特点

粉末状活性炭脱色操作

• 批次化操作，非连续化生产，生产效率低

• 人为控制活性炭添加剂量，容易过量添加或者添加不足

• 生产现场洁净度差

• 工人劳动强度高，工资投入比例高

• 废活性炭处理困难

颗粒状活性炭脱色操作

• 连续化生产，换炭频率每月1次，生产效率高

• 碳罐或柱床操作，脱色品质均一，不受工人因素影响

• 生产现场清洁

• 工人劳动强度低

• 废活性炭收集处理简单

如何确认颗粒活性炭能否替代粉末活性炭

等温吸附试验。目的是确认颗粒活性炭能否达到目标效果，完成理论消耗成本与粉末活性炭成本对比的评估。

如何设计装炭量和更换周期

采用柱状试验可以预估装炭量和评估活性炭使用寿命、更换周期。柱状试验需要模拟实际生产的操作温度、物料流动线速度，预估和验证柱床高径比等。