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活性炭


贡献者:sean2008    浏览:860次    创建时间:2009-08-18

活性炭作为人造材料,使在1900年和1901年才发明的,发明者使Raphael von Ostrejko,取得英国专利B.P.14224(1900);英国专利B.P.18040(1900)德国专利Ger.P.136792(1901)。
他发明将金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳或水蒸气与炭化材料反应制造活性炭。1911年在维也纳附近的工厂首次用于工业生产,当时产品使粉状活性炭,商品名使Epomit;同年在荷兰有Norit上市;1912年在捷克斯洛伐克又Carboraffin出售。(Ger.Pat.290656)。
目录 [隐藏]
1 发展历史
2 中国应用历史
3 生产与应用
4 主要用途
5 主要产品
6 应用方向及领域
7 产品的再生
8 制备方法
9 工业制备方法
10 国家标准
11 参考资料
活性炭-发展历史
回顾百年来世界活性炭应用的历史,不妨粗略划分为三个阶段:
(1)第一阶段,从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段:
(2)第二阶段,从约20世纪20年代中期为中期为成长阶段;
(3)第三阶段,从20世纪中期到20世纪末期为发展阶段,发展成为环保大应用阶段。
这三个阶段可用活性炭应用历程中两件历史性大事。作为划分的界限。
第一件大事使活性炭防毒面具,在20世纪20年代在第一次世界大战中的应用。可以次作为划分活性炭应用历史的第一阶段和第二阶段的界限。
活性炭在初期主要应用使粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。这是工业化学史辉煌的一页。当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国=法国=瑞士等过的制造商和批发商曾成立一个联合公司,说明在欧洲萌芽的活性炭也是广为看好的新兴产业。
通过防毒面具应用的推动,活性炭历史进入了第二阶段,活性炭市场不断扩大,活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发,美国等的活性炭厂陆续开设。在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭,被视为“万能吸附剂”。
第二件大事是活性炭脱臭作用,在20世纪40年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭脱臭。以此作为划分活性炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。
1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故,这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故,这些事故都是用活性炭来解决的。
此后,随着环境保护日益受到重视,政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面,而且在净气等方面的用量剧增,使得在20世纪的后半叶,环保产业成为活性炭应用的大户。由此活性炭历史进入了第三阶段,即发展阶段。
活性炭-中国应用历史
中国活性炭在应用历史简分为三个阶段。
(1)第一阶段使20世纪40年代以前,中草药国制药工业、化学工业中使用活性炭量大,都用进口货,例如用Carboraffin牌的活性炭。
(2)第二阶段自20世纪50年代初开始,国产活性炭上市。1951年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上好的电热活化法厂,接着又氯化锌活化法厂,1958年附件、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂,1966年太原开创斯列普活化法厂,随后我过陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此外,还有不少的转炉、粑式炉等工厂。总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年代的近十万吨。
活性炭-生产与应用
生产与应用相互促进,活性炭的应用范围被迅速开拓。从原来单一的通用炭向多种的专用炭发展,例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金炭、载体炭、药用炭、针剂炭、试剂炭等等,足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增,又因产量扩大、陈本降低而使出口量上升。我国活性炭的应用,不仅在国内市场发展,而且进入了国际市场。
一种黑色多孔的固体炭质。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得,后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要有机成分为碳,并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500~1700m2/g间。具有很强的吸附性能,为用途极广的一种工业吸附剂。
结构:活性炭具有微晶结构。基本微晶的排列是完全不规则的。微晶高度为9~12┱;宽度(如果是圆形横截面则为直径)约20~23┱。其大小往往因高温处理而显著增大。通常,活性炭由活化过程中产生微孔、过渡孔或大孔。微孔的有效半径低于 20┱;过渡孔的有效半径在20~1000┱范围内;大孔的有效半径一般在1000~100000┱间。
性能:活性炭最主要的性能是吸附性,它与活性炭的孔隙结构有关。微孔的比表面积和比容积均很大。因此,微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。在固体活性炭的表面,主要发生两种方式的吸附,即物理吸附和化学吸附。化学吸附是单分子层吸附,可以除去废水和废气中的极性污染物以及一些金属离子。物理吸附能够形成多分子层吸附,能有效地吸附废水和废气中的有机污染物。当某一吸附质与吸附剂的表面接触时,究竟是发生物理吸附还是发生化学吸附,取决于吸附剂的表面活性、吸附质的性质、温度和其他因素。工业用活性炭,除吸附能力外还要求:①机械强度大和耐磨性能好;②脱附所需能量小,再生容易;③有稳定的结构,再生时炭损失小等。 生产方法:含碳材料先在隔绝空气条件下加热处理,除去挥发分(水分和一部分焦油),形成吸附能力很小的大孔炭料。要获得大量微孔,炭料要进一步活化。活化方法有气体或蒸汽氧化法和化学药品处理法。①蒸汽、气体活化较常用的活化剂是二氧化碳和水蒸气。二氧化碳活化过程在约 900℃温度下进行;水蒸气活化过程则为850℃。活化过程中烧失碳量的百分数称烧失率。在50%烧失率下生成较优良的微孔炭;50%~75%烧失率下获得多种孔隙的活性炭,烧失率超过75%,则获得大孔炭。②化学活化法的活化剂是碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等,它在高温下能放出气体(例如二氧化碳、氧气),也可用硝酸、硫酸、磷酸等酸类氧化剂。用氯化锌浓溶液处理炭料的方法也得到了广泛应用。化学活化温度视活化剂的不同而异,一般为200~650℃。化学活化过程用浸渍系数表明其特征,浸渍系数是无水活化剂与干的含碳原材料的质量比。开始时,随着浸渍系数增加,炭的微孔结构发达,总孔容积增大。在高浸渍系数下微孔容积减小,大孔发达。用煤为原料制造的炭质分子筛,是含有特别发达的超微孔和细微孔(孔径<8┱)的炭质吸附剂,可用于分离空气中的氮和氧,并从含氢气体中回收氢。
活性炭-主要用途
活性炭主要用于以下几个方面:①气体净化。例如:用活性炭从含有溶剂蒸气的空气中回收溶剂;用活性炭过滤法使空气脱臭;用于防毒面具和工业用呼吸器中,以防御毒物等。②气体分离。例如:从城市煤气中回收苯;从天然气中回收汽油、丙烷和丁烷;用于处理费托合成中的废气,以回收其中的烃类等。③液相吸附。例如:在制糖工业中用活性炭吸附法使糖液脱色;在化学工业中用活性炭使有机物质脱色;用活性炭净化电镀浴中的有机杂质,以保证电镀表面的质量及用于废水脱酚等。④活性炭还可作为某些反应的催化剂或催化剂载体。例如用作工业煤气的脱硫和光气生产的催化剂等。
活性炭-主要产品
正森牌ZS-01型石油焦质超级活性炭
本产品采用优质石油焦为原料,经特殊工艺精制加工而成。比表面积达到3500m2/g以上,碘吸附值达到2800mg/g以上,亚甲基兰脱色力达到690mg/g(46mL/0.1g)以上,本产品是我公司科技人员最新研制,各项技术指标在世界上处于领先水平,填补了国内空白,拥有自主知识产权,打破了国外公司在高档超级活性炭领域的市场垄断,对我国活性炭工业的发展和技术进步具有重大意义.
本产品广泛适用于制作特大容量、体积小的超级电容器。并可根据电介质的性质,活性炭的平均孔径可以变化,以适合不同的电介质。也广泛适用于催化剂载体和一些特殊的吸附领域。
活性炭-应用方向及领域
◎石化行业
  无碱脱臭(精制脱硫醇)——重催的精制装置
  乙烯脱盐水(精制填料)——乙烯装置
  催化剂载体(钯、铂、铑等)——苯乙烯、连续重整装置
  水净化及污水处理——上水及下水的深度处理
  ◎电力行业
  电厂水质处理及保护——锅炉装置
  ◎化工行业
  化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制
  ◎食品行业
  饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色
  ◎黄金行业
  黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺
  尾液回收——金矿的废物利用及环境保护
  ◎环保行业
  用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化
  ◎相关行业
  香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制,各种浸渍剂液的制备等。
活性炭-产品的再生
活性炭目前在环境保护,工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。
活性炭吸附是一个物理过程,因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附,并使其恢复原有之活性,以达到重复使用的目的,具有明显的经济效益。
再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。
活性炭-制备方法
1、试剂与仪器
试剂:氯化锌,盐酸
仪器:马弗炉,电动振荡器,干燥箱,200目筛。
2、制备工艺
先将花生壳洗净、烘干、粉碎,与一定浓度的氯化锌溶液按一定的料液比混合,充分搅拌后,放置14h后,将料液移至坩埚中放在马弗炉中烧制活化,冷却,用1%稀盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至pH值为5—7,烘干,研磨,用200目筛筛分,即得产品。
活化温度和活化时间是最主要的影响因素。经优化的料液质量比1:2.5,ZnCl2 质量分数60% ,活化温度600℃,活化时问90min。
活性炭-工业制备方法
【加工品原料类别】花生壳
【加工产品名称】活性炭
【加工技术】花生壳制取活性炭。
【原料制备】将花生壳洗净,晾干,粉碎,过40目筛备用。购买聚乙烯珠状物料备用。
【产品名称】活性炭。
【生产设备、仪器及药品】混合机、塑料模具、炭化炉、搅拌机、活化炉、木桶、试纸、120目筛、炒锅、氢氧化钠、甲醛、氯化锌、盐酸、氯化铵、苯乙烯、己烷、硬脂酸钙、滑石粉。
【工艺流程】备用料→炭化→冷却→活化→洗涤→翻炒→烘干→粉碎过筛→得活性炭成品。
【操作步骤】将备用料加入3倍量的44%氯化锌液(用盐酸调pH=1),充分搅拌浸渍,静置吸收5小时,再充分搅拌复静置吸收5小时,至氯化锌液全被吸收干,移入敞口平底炭化炉中密闭炭化,于400℃炭化3小时,隔30分钟左右彻底搅拌一次,搅拌前将炉温降至100℃以下,搅拌后再升温密闭炭化,直至变成黑焦,表明炭化完成,出料冷却,用2倍量的44%氯化锌液(pH=1)浸渍,充分搅拌,使氯化锌液全部被吸收,移入活化炉中,于650℃活化70分钟,出料冷却,移入木桶内,加入等量的40%氯化铵液,充分搅拌洗涤,静置澄清,虹吸出清液,依次用30%、12%和3%的氯化铵液搅拌洗涤,再用等量的30%盐酸搅拌洗涤,滤取炭粒,入锅,加入等体积的清水,煮沸洗涤几次,至洗涤无氯化铵为止,加热蒸发,搅拌翻炒,弃掉水分,烘干、粉碎,过120目筛,得活性炭,密封包装。 【注意事项】(1)盐酸和氢氧化钠为强酸强碱,甲醛为剧毒,操作时应穿戴防护衣、手套和口罩等,防止酸碱液灼伤。废弃酸碱溶液的处理与排放必须遵照国家有关规定,防止对环境造成污染。(2)炭化和活化过程中操作应注意高温,安全生产。
【效益分析】制取活性炭1吨,需耗花生壳4吨左右。
活性炭-国家标准
1 GB/T 7702.10-2008 煤质颗粒活性炭试验方法 苯蒸气 氯乙烷蒸气防护时间的测定
2 GB/T 7702.6-2008 煤质颗粒活性炭试验方法 亚甲蓝吸附值的测定
3 GB/T 7702.7-2008 煤质颗粒活性炭试验方法 碘吸附值的测定
4 GB/T 7702.8-2008 煤质颗粒活性炭试验方法 苯酚吸附值的测定
5 GB/T 7702.9-2008 煤质颗粒活性炭试验方法 着火点的测定
6 GB/T 20449-2006 活性炭丁烷工作容量测试方法
7 GB/T 20450-2006 活性炭着火点测试方法
8 GB/T 20451-2006 活性炭球盘法强度测试方法
9 GB/T 13803.2-1999 木质净水用活性炭
10 GB/T 13803.1-1999 木质味精精制用颗粒活性炭
11 GB/T 13803.3-1999 糖液脱色用活性炭
12 GB/T 12496.4-1999 木质活性炭试验方法 水分含量的测定
13 GB/T 12496.5-1999 木质活性炭试验方法 四氯化碳吸附率(活性)的测定
14 GB/T 12496.16-1999 木质活性炭试验方法 氯化物的测定
15 GB/T 17665-1999 木质颗粒活性炭对四氯化碳蒸气吸附试验方法
16 GB/T 12496.12-1999 木质活性炭试验方法 苯酚吸附值的测定
17 GB/T 13803.4-1999 针剂用活性炭
18 GB/T 12496.9-1999 木质活性炭试验方法 焦糖脱色率的测定
19 GB/T 12496.19-1999 木质活性炭试验方法 铁含量的测定
20 GB/T 12496.10-1999 木质活性炭试验方法 亚甲基蓝吸附值的测定
21 GB/T 12496.13-1999 木质活性炭试验方法 未炭化物的测定
22 GB/T 12496.6-1999 木质活性炭试验方法 强度的测定
23 GB/T 12496.15-1999 木质活性炭试验方法 硫化物的测定
24 GB/T 12496.17-1999 木质活性炭试验方法 硫酸盐的测定
25 GB/T 12496.2-1999 木质活性炭试验方法 粒度分布的测定
26 GB/T 12496.20-1999 木质活性炭试验方法 锌含量的测定
27 GB/T 12496.7-1999 木质活性炭试验方法 PH值的测定
28 GB/T 12496.11-1999 木质活性炭试验方法 硫酸奎宁吸附值的测定
29 GB/T 12496.14-1999 木质活性炭试验方法 氰化物的测定
30 GB/T 12496.8-1999 木质活性炭试验方法 碘吸附值的测定
31 GB/T 12496.18-1999 木质活性炭试验方法 酸溶物的测定
32 GB/T 12496.1-1999 木质活性炭试验方法 表观密度的测定
33 GB/T 12496.21-1999 木质活性炭试验方法 钙镁含量的测定
34 GB/T 13803.5-1999 乙酸乙烯合成触媒载体活性炭
35 GB/T 12496.22-1999 木质活性炭试验方法 重金属的测定
36 GB/T 12496.3-1999 木质活性炭试验方法 灰分含量的测定
37 GB/T 7702.21-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--比表面积的测定
38 GB/T 7702.18-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--焦糖脱色率的测定
39 GB/T 7701.7-1997 高效吸附用煤质颗粒活性炭
40 GB/T 7702.20-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--孔容积的测定
41 GB/T 7702.9-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--着火点的测定
42 GB/T 7702.16-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--PH值的测定
43 GB/T 7702.15-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--灰分的测定
44 GB/T 7702.12-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--氯乙烷蒸气防护时间的测定
45 GB/T 7701.3-1997 触媒载体用煤质颗粒活性炭
46 GB/T 7702.19-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--四氯化碳脱附率的测定
47 GB/T 7702.11-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--苯蒸气防护时间的测定
48 GB/T 7702.2-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--粒度的测定
49 GB/T 7702.14-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--饱和硫容量的测定
50 GB/T 7702.1-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--水分的测定
51 GB/T 7702.10-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--防护时间的测定
52 GB/T 7701.5-1997 净化空气用煤质颗粒活性炭
53 GB/T 7701.6-1997 防护用煤质颗粒活性炭
54 GB/T 7702.22-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--穿透硫容量的测定
55 GB/T 7702.17-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--漂浮率的测定
56 GB/T 7702.8-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--苯酚吸附值的测定
57 GB/T 7702.6-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--亚甲蓝吸附值的测定
58 GB/T 7701.2-1997 回收溶剂用煤质颗粒活性炭
59 GB/T 7701.1-1997 脱硫用煤质颗粒活性炭
60 GB/T 7702.3-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--强度的测定
61 GB/T 7702.7-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--碘吸附值的测定
62 GB/T 7701.4-1997 净化水用煤质颗粒活性炭
63 GB/T 7702.5-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--水容量的测定
64 GB/T 7702.4-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--装填密度的测定
65 GB/T 7702.13-1997 煤质颗粒活性炭试验方法--四氯化碳吸附率的测定
66 GB/T 16143-1995 建筑物表面氡析出率的活性炭测量方法
67 GB/T 13805-1992 糖液脱色用活性炭
68 GB/T 13804-1992 木质净水用活性炭
69 GB/T 13803-1992 木质味精精制用颗粒活性炭
70 GB/T 12496.20-1990 木质活性炭检验方法--PH值
71 GB/T 12496.12-1990 木质活性炭检验方法--酸溶物
72 GB/T 12496.17-1990 木质活性炭检验方法--未炭化物含量
73 GB/T 12496.1-1990 木质活性炭检验方法--焦糖脱色力
74 GB/T 12496.19-1990 木质活性炭检验方法--粒度
75 GB/T 12496.10-1990 木质活性炭检验方法--钙镁含量
76 GB/T 12496.13-1990 木质活性炭检验方法--重金属含量
77 GB/T 12496.5-1990 木质活性炭检验方法--苯酚吸附值
78 GB/T 12496.7-1990 木质活性炭检验方法--碘吸附值
79 GB/T 12496.9-1990 木质活性炭检验方法--氯含量
80 GB 12495-1990 活性炭型号命名法
81 GB/T 12496.3-1990 木质活性炭检验方法--乙酸吸附值
82 GB/T 12496.18-1990 木质活性炭检验方法--充填密度
83 GB/T 12496.16-1990 木质活性炭检验方法--氰化物含量
84 GB/T 12496.15-1990 木质活性炭检验方法--硫化物含量
85 GB/T 12496.22-1990 木质活性炭检验方法--强度测定
86 GB/T 12496.6-1990 木质活性炭检验方法--硫酸奎宁吸附力
87 GB/T 12496.11-1990 木质活性炭检验方法--灼烧残渣
88 GB/T 12496.4-1990 木质活性炭检验方法--乙酸锌吸附值
89 GB/T 12496.14-1990 木质活性炭检验方法--锌盐含量
90 GB/T 12496.8-1990 木质活性炭检验方法--铁含量
91 GB/T 12496.21-1990 木质活性炭检验方法--干燥减量
92 GB/T 12496.2-1990 木质活性炭检验方法--亚甲基蓝脱色力
93 GB 10333-1989 车间空气中活性炭粉尘卫生标准
94 GB 7701.4-1987 净化水用煤质颗粒活性炭
95 GB 7702.5-1987 煤质颗粒活性炭水容量测定方法
96 GB 7701.5-1987 净化空气用煤质颗粒活性炭
97 GB 7702.12-1987 煤质颗粒活性炭对氯乙烷蒸气防护时间测定方法
98 GB 7702.9-1987 煤质颗粒活性炭着火点测定方法
99 GB 7701.2-1987 回收溶剂用煤质颗粒活性炭
100 GB 7701.6-1987 防护用煤质颗粒活性炭
101 GB 7702.14-1987 煤质颗粒活性炭硫容量测定方法
102 GB 7702.11-1987 煤质颗粒活性炭对苯蒸气防护时间测定方法
103 GB 7702.3-1987 煤质颗粒活性炭强度测定方法
104 GB 7702.10-1987 煤质颗粒活性炭有效防护时间测定总方法
105 GB 7702.13-1987 煤质颗粒活性炭对四氯化碳蒸气吸附率测定方法
106 GB 7702.7-1987 煤质颗粒活性炭碘吸附值测定方法
107 GB 7701.1-1987 脱硫用煤质颗粒活性炭
108 GB 7702.6-1987 煤质颗粒活性炭亚甲蓝吸附值测定方法
109 GB 7701.3-1987 触媒载体用煤质颗粒活性炭
110 GB 7702.2-1987 煤质颗粒活性炭粒度测定方法
111 GB 7702.1-1987 煤质颗粒活性炭水分测定方法
112 GB 7702.4-1987 煤质颗粒活性炭装填密度测定方法
113 GB 7702.8-1987 煤质颗粒活性炭苯酚吸附值测定方法
114 YC/T 223.2-2007 特种滤棒第2部分:复合滤棒活性炭一醋纤二元复合滤棒
115 MT/T 1011-2006 煤基活性炭用煤技术条件
116 MT/T 996-2006 活性炭丁烷工作容量的测试方法
117 MT/T 997-2006 活性炭吸附NH3穿透容量和穿透时间的试验方法
118 MT/T 998-2006 活性炭吸附SO2饱和容量的试验方法
119 MT/T 999-2006 活性炭水溶物的试验方法
120 HG/T 3922-2006 活性炭纤维毡
121 LY/T 1615-2004 木质活性炭 术语
122 DL/T 582-2004 火力发电厂水处理用活性炭使用导则
123 LY/T 1616-2004 活性炭水萃取液电导率测定方法
124 LY/T 1617-2004 双电层电容器专用活性炭
125 LY/T 1623-2004 木糖液脱色用活性炭
126 DIN EN 13649-2002 固定源辐射.单个气态有机化合物质量浓度的测定.活性炭
127 LY/T 1581-2000 化学试剂用活性炭
128 LY/T 1582-2000 柠檬酸脱色用活性炭
129 LY/T 1442-1999 醋酸乙烯合成触煤载体活性炭
130 HG/T 3491-1999 化学试剂 活性炭
131 JIS K1474 AMD 1-1999 活性炭的试验方法(修改件1)
132 LY/T 1400-1999 针剂用活性炭
133 LY/T 1331-1999 净水载银活性炭
134 LY/T 1281-1998 味精用粉状活性炭
135 DL/T 582-1995 水处理用活性炭性能试验导则
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145 LY/T 1125-1993 提取黄金用颗粒状活性炭
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147 CB 1202-1991 含鱼推-3的废水处理规范 活性炭吸附法
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150 HG 3-1290-1980 活性炭
151 HG/T 3-1290-1980 化学试剂 活性炭
152 LY 216-1979 粉状活性炭



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sean2008    


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