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活性炭的吸附性介绍

发布时间:2020-05-26 浏览

吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则排列的微晶。在活化过程中,微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙,假定活性炭的孔隙是圆筒孔形状,按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类。

1、按IUPAC分:微孔<1.0nm;中孔(又称过渡孔)1-25nm;大孔>25nm。

2、按习惯分:微孔<150nm;中孔150-20000nm;大孔>20000nm。

由于这些孔隙,特别是微孔提供了巨大的表面积。

活性炭的吸附性介绍

微孔的孔隙容积一般约为0.25-0.9ml/g,孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500-1500m2/g,通常以BET法测算,也有称高达3500-5000m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中,因此,除了有些大分子进入不了外,微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。

中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0ml/g,表面积高达几百m2/g,一般只有活性炭总表面积的约5%。其作用能吸附蒸汽,并能为吸附物提供进入微孔的通道,又能直接吸附较大分子。

大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5ml/g,表面积只有0.5-2m2/g,其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中;二是作为催化载体时,催化剂常少量沉淀在微孔内,大都沉淀在大孔和中孔中。

所提的活性炭表面积包括内表面积和外表面积,事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积,因此,不能误认为把活性炭研碎磨细会提高表面积,从而提高吸附力。

很多吸附是可逆的物理吸附,即被吸附物为液体,在一定温度和压力下被活性炭吸附,在高温低压下被吸附物又解吸出来,活性炭内表面恢复原状,这是广泛应用的物理吸附,学术上又称为范德华吸附。

活性炭的吸附除了物理吸附外,还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构,又取决于化学组成。

活性炭不仅含碳,而且含少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如:羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类,这些表面上含有的氧化物或络合物,有些来自原料的衍生物,有些是在活化时、活化后,由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中,原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分,灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类,如:碳酸盐和磷酸盐等,这些灰分含量可经水洗或酸洗处理而降低。

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