活性炭的基本性能

       活性炭为暗黑色,有良好吸附性能的吸附剂。化学稳定性好,耐酸碱,不溶于水和有机溶剂,能经受水浸,高温和高压的作用,失效后可以再生。

       活性炭具有高度发达的孔隙结构和很大的比表面积。因此,使它具有很大的吸附能力,这种吸附特性是使活性炭有广泛用途的最显著的特征之一。

       活性炭的吸附有物理吸附和化学吸附。化学吸附的作用力是价健力,物理吸附的作用力是范德华力。范德华力包括取向力、诱导力和色散力。

       一切含碳物质都可以用来制造活性炭,常用的原材料有煤、果壳、木材、石油焦、合成树脂、纸浆等,随原材料的不同和加工工艺的不同使活性炭的性能有一定差异,果壳炭有发达的微孔容积,灰分低,且灰分中有害物质较少。木质炭有较多的中孔,对较大分子有很好的吸附能力。我国有丰富的煤炭资源,精选煤炭制造出的活性炭具有大的比表面积,发达的微孔容积,但中孔较少。煤质活性炭有柱状炭、压块炭,可通过配煤的方法进一步提高性能,而破碎炭由于用煤破碎后直接炭化、活化而制成。所以性能受到原材料的影响较大。

       根据活性炭性能的特点,可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等。

       活性炭与其它吸附剂相比有以下特点:

       1、属于非极性吸附剂

       活性炭能选择的吸附非极性物质,是疏水性的非极性吸附剂,对不饱和的含碳化合物,选择吸附性小;硅胶矾土类吸附剂是极性吸附剂,亲水性强,对极性分子吸附力大,对不饱和含碳化合物吸附能力大。

       2、比表面积大

       活性炭的密度、孔隙率、孔容积、比表面积等物理性质与其它几种吸附剂相比,活性炭比表面积最大,平均孔径最小。一般来说,比表面积大,吸附能力大,比表面积相同的活性炭,其吸附力不一定相同,这是由于它们的孔隙形状、孔径分布、表面化学性质及灰分存在差别。

       3、孔结构发达

       活性炭在碳化和活化过程中,形成了许多形状、大小不同的孔隙,总表面积可达到500~1700m2/g。

按孔隙半径的大小分为三种

孔隙种类

有效半径(A)

孔隙容积(cm3/g)

比表面积(m2/g)

大孔

1000~2000

0.2~0.5

0.5~2.0

过渡孔(中孔)

(15-16)~(1000-2000)

0.02~0.1

占总比表面积的5%

粗微孔

细微孔

(6-7)~(15-16)

6~7

0.15~0.9

占总比表面积的95%

 

       活性炭有发达的孔结构,孔径分布范围比较广,能吸附各种物质,只是选择性吸附较差,吸附质分子与活性炭孔隙大小相适应时,吸附效果最好。有研究认为,活性炭孔隙半径比吸附质分子的半径大3~4倍时吸附效果最好。

一般过渡孔发达的活性炭,有利用液相吸附,因为液体中有机物分子比较大;而微孔发达的活性炭有利于气相吸附。

       4、活性炭的表面特征

       活化条件影响活性炭表面特征。在高温下用水蒸汽活化制得的颗粒活性炭,表面含酸性氧化物,这些表面氧化的性质直接影响活性炭的吸附性质。不同活化条件制得的活性炭吸附性能也不同,水蒸汽活化法活性炭对碱、碘的吸附能力要比氯化锌法活性炭小,对酸的吸附能力随活化温度升高而增大。

       5、活性炭的催化性能

       在各种异构化、聚合氧化和卤化中,活性炭既可作为接触催化剂,也可作为催化剂载体,这与活性炭的孔结构、表面特性及灰分量、灰分成分有关,且对催化剂的活性、选择性和使用寿命有较大影响,具有助催化作用。

       6、性质稳定容易再生

       活性炭耐酸、耐碱,不溶于水和有机溶剂。化学性质稳定,所以能在水溶液和许多溶剂中使用,且耐高温、高压。在较强氧化条件下,易发生氧化反应。在高温下,活性炭能与氧反应。氯化锌法活性炭在与强氧化剂接触时,能发生氧化分解作用。

活性炭使用一段时间后,吸附能力减弱、失效,可以通过各种方法使其再生,恢复其原来的吸附能力,反复使用。

创建时间:2017-09-25 10:10
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