近日，南京林业大学林产化工学院生物质炭材料实验室宣布，研发出基于林木采伐剩余物的一步活化制备高比表面积活性炭新工艺，顺利完成中试试验。该工艺以抚育间伐产生的枝桠材、伐桩、木屑等林业废弃物为原料，相比传统两步活化法，缩短生产周期，降低活化药剂消耗，制备得到的活性炭比表面积超过 2200m²/g，吸附性能优异，可广泛应用于工业污水深度处理、VOC 废气吸附、二氧化碳捕集等场景，为林产化工活性炭产业提质降本提供全新技术方案。活性炭是国内林产化工传统核心产品之一，木材基活性炭凭借孔隙发达、杂质含量低的优势，在环保领域需求持续增长。传统木质活性炭制备流程分为炭化、活化两个独立阶段：原料先低温炭化得到炭坯，再投加化学活化剂，在高温炉内二次活化造孔。传统工艺存在明显短板，工艺流程长、能耗高、药剂消耗量大，生产过程产生大量含活化剂废水，原料利用率偏低。当前国内活性炭企业众多，但多数企业生产普通中低端颗粒炭，产品比表面积有限，高端高比表面积活性炭仍有部分依赖进口，多用于高端废气处理、特种水处理。
南林大研发团队瞄准行业痛点，以林区采伐剩余物作为原料，原料无需精细破碎筛分，枝桠、木屑混合物料均可使用，拓宽原料来源。团队创新一步耦合活化技术，将原料热解炭化与活化造孔在同一反应器内连续完成，省去中间冷却、转运炭坯工序，大幅缩短生产时间。研究人员通过调控升温速率、最高反应温度、活化剂配比与气氛环境，精准调控活性炭微孔、介孔结构。微孔负责吸附小分子污染物，介孔保障吸附质在炭材料内部快速扩散，实现孔径结构可控。试验数据表明，该工艺制备活性炭微孔占比合理，比表面积最高可达 2340m²/g，碘吸附值、亚甲基蓝吸附指标优于市售普通木质活性炭。同时新工艺活化药剂回收率提升至 92% 以上，药剂循环复用，减少药剂采购成本，废水产生量下降 30%，更加契合清洁生产要求。
中试阶段，团队在江苏一家林化活性炭企业搭建 100kg/d 连续中试装置，连续运行 4 个月开展稳定性试验。样品送往第三方检测机构，分别开展工业废水有机物吸附、有机废气吸附试验。在印染废水深度处理试验中，该活性炭对废水 COD、色度去除效果显著；在挥发性有机废气吸附试验中，对甲苯、乙酸乙酯等 VOC 吸附容量明显高于常规木质活性炭，再生性能良好，多次吸附脱附循环后吸附性能衰减幅度小。产品可应用于化工废水、市政污水深度净化、工业车间废气治理、垃圾焚烧烟气净化，同时具备二氧化碳捕获的潜力。
技术鉴定会上专家组表示，该工艺创新点突出，原料采用林区废弃枝桠材，不占用商品木材，实现林业剩余物资源化；一步活化工艺简化装备流程，降低能耗，活化剂高回收减少污染物排放，兼具经济价值与环保价值。专家组同时指出待解决问题：连续放大生产过程中原料组分波动会影响炭材料孔结构稳定性；高温反应器设备腐蚀问题需要优化材质；规模化生产后的产品成本还有进一步压缩空间。专家建议项目组继续优化反应器结构，完善原料预处理分级系统，推进千吨级工业化示范线建设，同步开发不同孔径定制化活性炭产品，匹配多样化环保应用场景。
活性炭产业是林产化工循环经济重要板块。国内活性炭产能巨大，但同质化竞争激烈，大量企业生产普通颗粒炭，利润微薄。高比表面积特种活性炭属于高端炭材料，市场价格远高于普通活性炭，附加值显著提升。这项新技术落地之后，可以帮助活性炭企业利用林区废弃物转型生产高端特种炭，摆脱低端市场价格战。同时该技术充分消纳林区采伐剩余物，解决山区林业废弃物处置难题，减少野外焚烧，降低森林火灾隐患，提升森林抚育的综合收益。
行业专家分析，随着国内环保治理标准持续提升，工业废水、废气治理市场对高性能活性炭需求稳步增长。二氧化碳捕集产业的兴起，将进一步拉动高端炭吸附材料需求。林产化工活性炭产业未来发展方向就是从通用炭转向定制化功能炭。南林大本次研发的一步活化工艺，打通林业废弃物到高性能炭材料的低成本制备路径，为国内木质活性炭产业高端化转型提供可行方案。后续产学研合作将持续推进产业化落地，开发系列功能性炭产品，拓展土壤修复、储能电极等新应用场景，持续拓宽林源炭材料应用边界。
