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活性炭的特性及其吸附机理

发布时间:2020-06-30点击:

活性炭的特性及其吸附机理

1、活性炭的特性

活性炭是一种暗黑色含炭物质,具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。它化学性质稳定,可耐强酸强碱,具有良好吸附性能,是多孔的疏水性吸附剂。活性炭最初用于制糖业,后来广泛用于去除受污染水中的有机物和某些无机物。它几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造,其制备过程主要包括炭化和活化两步:碳化也称热解,是在隔绝空气的条件下对原材料加热,一般温度在600℃以下;活化是在有氧化剂的作用下,对碳化后的材料加热,以生产活性炭产品。

2、活性炭的吸附机理

活性炭在制造过程中,其挥发性有机物被去除,晶格间生成空隙,形成许多形状各异的细孔。其孔隙占活性炭总体积的70%~80%,每克活性炭的表面积可高达500~1700m2,但99.9%都在多孔结构的内部。活性炭的吸附能力即在于它具有这样大的吸附面积。活性炭的孔隙大小分布很宽,从10-1nm到104nm以上,一般按孔径大小分为微孔,过渡孔和大孔。在吸附过程中,决定活性炭吸附能力的是微孔结构。活性炭的全部比表面几乎都是微孔构成的,粗孔和过渡孔只起着吸附通道作用,但它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。

研究表明:在吸附过程中发生溶质由溶剂向活性炭吸附剂表面的质量传递,推动力可以是溶质的疏水特性或溶质对吸附剂表面的亲和性,或两者均存在。在水处理中通过活性炭吸附而被去除的物质一般为兼有疏水基团与亲水基团的有机化合物。溶质对吸附剂表面的亲和力可分为两类:一类是溶质在溶剂中的溶解度;另一类则是溶质与吸跗剂之间的范德华力、化学键力和静电引力。

严格地说,活性炭吸附是一个很复杂的过程。它是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、交换吸附以及氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。