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活性炭结构和性能

文章出处:人气:0发表时间:2021-12-31 10:31:16


活性炭是以碳为主要成分的吸附材料,结构比较复杂,既不像石墨、金刚石那样具有碳原子按一定规律排列的分子结构,又不像一般含碳物质那样具有复杂的大分子结构,一般认为活性炭是有类似石墨的碳微晶按“螺层形结构”排列,由于微晶间的强烈交联形成了发达的孔结构,活性炭的孔结构与原料、生产工艺有关。一般认为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔组成,大孔孔径50~200nm中孔孔径2~50nm,微孔孔径小于2nm。

活性炭的吸附性能不仅和其孔隙结构有关,而且和活性学组成和化学结构有关。活性炭表面的不饱和价和结构缺陷,不仅对活性炭吸附非极性物质有影响,而且对极性物质在活性炭表面的吸附也有很大影响。

活性炭在除了炭元素以外,包含两类掺杂物,一类是化学结合的元素,主要是氧和氢,来源于未完全炭化的原料,或者是在活化过程中,外来的非碳元素与炭发生化学结合;另一类掺杂物是灰分,它是活性炭的无机部分,主要来自活性炭生产用原料。木质活性炭灰粉含量较低,一般在8%以下,煤质活性炭灰粉含量较高,一般在8%~20%,采用超纯煤或特殊加工工艺,煤质活性炭灰粉可降低到6%一下。

活性炭是疏水性的非极性吸附剂,能选择性地吸附非极性物质,而对不饱和的含碳化合物,如含双键或叁键的化合物选择吸附能力较小;活性炭比表面积较大,一般活性炭产品的比表面积可达500~1200m²/g,特殊用途的活性炭具有更高的比表面积。

活性炭表面化学性质与活性炭加工工艺有关,在高温下用水蒸汽活化制得颗粒活性炭表面多含碱性化合物,而用氯化锌法制得性炭表面多含酸性化合物。

活性炭的化学性质非常稳定,能耐酸、碱,能在比较大的酸度范围内应用;活性炭不溶于水和其他溶剂,所以能在水溶液和多溶剂中使用;活性炭能经受高温和高压的作用,在有机合成中常用作催化剂或载体。

活性炭使用失效后,可以用各种方法进行再生,使其恢复原来的吸附能力,活性炭一般能进行多次反复再生,如果再生方法适,其吸附能力不会显著降低。


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