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活性炭的性質(zhì)

來(lái)源: | 作者:佚名 | 發(fā)布時(shí)間: 2023-05-18 | 651 次瀏覽 | 分享到:

　　吸附性質(zhì)是活性炭的首要性質(zhì)。活性炭具有像石墨晶粒卻無(wú)規(guī)則地排列的微晶。在活化過(guò)程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圓筒孔形狀，按一定方法計(jì)算孔隙的半徑大小可分為二類：(1)按IUPAC分：

　　微孔<1.0nm

　　中孔1-25nm

　　大孔>25nm。

　　(2)按習(xí)慣分：

　　微孔<150nm

　中孔150-20000nm

　大孔>20000nm。

　由于這些孔隙，特別是微孔提供了巨大的表面積。

　微孔的孔隙容積一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙數(shù)量約為1020個(gè)/g,全部微孔表面積約為500-1500m2/g，通常以BET法測(cè)算，也有稱高達(dá)3500-5000m2/g的?；钚蕴繋缀?5%以上的表面積都在微孔中，因此除了有些大分子進(jìn)不了外，微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容積一般約為0.02-1.0mL/g，表面積最高可達(dá)幾百平方米，一般只有活性炭總蠶種的約5%。其作用能吸附蒸汽，并能為吸附物提供進(jìn)入微孔的通道，又能直接吸附較大的分子。

　大孔的孔隙容積一般約為0.2-0.5mL/g，表面積只約0.5-2m2/g，其作用一是使吸附質(zhì)分子快速深入活性炭?jī)?nèi)部較小的孔隙中去；二是作為催化載體時(shí)，催化劑常少量沉淀在微孔內(nèi)，大都沉淀在大孔和中孔之中。

　所提的活性炭表面積理應(yīng)包括內(nèi)表面積和外表面積，事實(shí)上吸附性質(zhì)主要來(lái)自巨大的內(nèi)表面積，因此不能誤認(rèn)為：把活性炭研碎磨細(xì)會(huì)明顯提高表面積從而提高吸附力。

　很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物為流體，在一定溫度和壓力下被活性炭吸附，在高溫低壓下被吸附物又解吸出來(lái)，活性炭?jī)?nèi)表面恢復(fù)原狀。這是廣泛應(yīng)用的物理吸附，學(xué)術(shù)上又稱為范德華吸附。

　化學(xué)性

　活性炭的吸附除了物理吸附，還有化學(xué)吸附?；钚蕴康奈叫约热Q于孔隙結(jié)構(gòu)，又取決于化學(xué)組成。

　活性炭不僅含碳，而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類、內(nèi)酯類、醌類、醚類。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來(lái)自原料的衍生物，有些是在活化時(shí)、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時(shí)還會(huì)生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。

　這些灰分含量可經(jīng)水洗或酸洗的處理而降低。

　活性炭中無(wú)機(jī)物成分，從表3-1四種粉炭商品的分析，可見(jiàn)一斑。(附表略)

　催化性

　活性炭在許多吸附過(guò)程中伴有催化任憑，表現(xiàn)出催化劑的活性。

　　例如活性炭吸附二氧化硫經(jīng)催化氧化變成三氧化硫。

　由于活性炭有特異的表面含氧化合物或絡(luò)合物的存在，對(duì)多種反應(yīng)具有催化劑的活性，例如使氯氣和一氧化碳生成光氣。

　由于活性炭和載持物之間會(huì)形成絡(luò)合物，這種絡(luò)合物催化劑使催化活性大增，例如載持鈀鹽的活性炭，即使沒(méi)有銅鹽的催化劑存在，烯烴的氧化反應(yīng)也能催化進(jìn)行，而且速度快、選擇性高。

　由于活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、巨大的內(nèi)表面積和很好的耐熱性、耐酸性、耐堿性，可作為催化劑的載體。例如，有機(jī)化學(xué)中加氫、脫氫環(huán)化、異構(gòu)化等的反應(yīng)中，活性炭是鉑、鈀催化劑的優(yōu)良載體。

　機(jī)械性

　下載幾個(gè)項(xiàng)目表示活性炭的機(jī)械性，為活性炭的應(yīng)用者，尤其為大量的工業(yè)應(yīng)用者所重視。

　 (1)粒度：采用一套標(biāo)準(zhǔn)篩篩分法，求出留在和通過(guò)每只篩子的活性炭重量，表示粒度分布。

　 (2)靜觀密度或堆密度：飲食孔隙容積和顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。