過程中微晶間產(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,
活性炭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)3500-5000 m2/g的。
活性炭幾乎95%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*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0.2-0.5 mL/g,表面積只約0.5-2 m2/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,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。 活性炭外觀為暗黑色,具有良好吸附性能,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可耐強(qiáng)酸及強(qiáng)堿,能經(jīng)受水浸、高溫、密度比水小,是多空的疏水性吸附劑。
活性炭的主要機(jī)理
活性炭是由含炭為主的物質(zhì)作原料,經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔,具有巨大的比表面積,能有效地去除色度、臭味,可去除二級(jí)出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無機(jī)物,包含某些有毒的重金屬。影響活性炭吸附的因素有:活性炭的特性;被吸附物的特性和濃度;廢水的PH值;懸浮固體含量等特性;接觸系統(tǒng)及運(yùn)行方式等。活性炭吸附是城市污水高級(jí)處理中*重要*有效的處理技術(shù),得到廣泛的應(yīng)用。 活性炭能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑,還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯粉、DDT、艾氏劑、烷基苯磺酸及許多酯類和芳烴化合物。二級(jí)出水中也含有不被活性炭吸附的有機(jī)物,如蛋白質(zhì)的中間降解物質(zhì),比原有的有機(jī)物更難被活性炭吸附,活性炭對(duì)THMS的去除能力較低,僅達(dá)到23-60%?;钚蕴课椒ㄅc其他處理方法聯(lián)用,出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等,使活性炭的吸附周期明顯延長(zhǎng),用量減少,處理效果和范圍大幅度提高。
活性炭吸附原理
[3]
活性炭是一種很細(xì)小的炭粒 有很大的表面積,而且炭粒中還有更細(xì)小的孔——毛細(xì)管。這種毛細(xì)管具有很強(qiáng)的吸附能力,由于炭粒的表面積很大,所以能與氣體(雜質(zhì))充分接觸。當(dāng)這些氣體(雜質(zhì))碰到毛細(xì)管被吸附,起凈化作用?;钚蕴康谋砻娣e研究是非常重要的,活性炭的比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來的結(jié)果才是真實(shí)可靠的,國(guó)內(nèi)目前有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法,國(guó)內(nèi)外制定出來的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的,請(qǐng)參看我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 19587-2004)-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作,由于樣品吸附能力的不同,有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間,如果測(cè)試過程沒有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開,并且要高度集中,觀察儀表盤,操控旋鈕,稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過程的失敗,這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器(兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法),更重要的F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是迄今為止國(guó)內(nèi)**完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備,其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高,穩(wěn)定性也很好,同時(shí)減少人為誤差,提高測(cè)試結(jié)果**性。 活性炭對(duì)各氣體的吸附能力(單位:ml/cm3): H2、 O2、N2、Cl2、CO2 4.5 、35、11、494、97
活性炭在許多吸附過程中伴有催化反應(yīng),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。
活性炭機(jī)械性
(1)粒度:采用一套標(biāo)準(zhǔn)篩篩分法,求出留在和通過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。 (3)體積密度和顆粒密度:飲食孔隙容積而不飲食顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。 (4)強(qiáng)度:即活性炭的耐破碎性。 (5)耐磨性:即耐磨損或抗磨擦的性能。 這些機(jī)械性質(zhì)直接影響活性炭應(yīng)用,例如:密度影響容器大?。环厶看旨?xì)影響過濾;粒炭粒度分布影響流體阻力和壓降;破碎性影響活性炭使用壽命和廢炭再生。
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