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柱状活性炭的吸附和物理化学特性

作者:admin来源:未知日期:2018-12-13

外观呈黑色圆柱状颗粒;物理、化学性能分析性炭是一种多孔性的含碳物质,其高度发达的孔隙结构使它具有庞大的表面积,所以很容易与空气中的有毒有害气体(有害杂质)充分接触,这种高度发达的孔隙结构——毛细管构成了一个强大吸附力场。从而赋予了活性炭所特有的吸附性能。
柱状活性炭在流体(气体或液体)-固体体系中,可分为三个相:固相(吸附剂)、固体表而形成的吸附相(表面相)和体相(气体枏或液体相)。
柱状活性炭固体物质上的吸着既可以在吸附质和吸附剂处于静止状态的条件下发生,也可以在吸附质和吸附剂相互移动的条件下发生,前者称为静吸附,后者称为动吸附。柱状活性炭静吸附又可分为两类:一类是物理吸附;另一类是化学吸附(或化学吸着)。当相界面上存在不平衡的物理力时则发生物理吸附;而当相邻的原子或分子在界面形成化学键时,则发生化学吸附。
柱状活性炭吸附剂的原料来源非常广泛,主要有木炭、泥煤、泥煤焦碳、石油产物、褐煤及其半焦碳等含碳物质,这些原料的共同特点就是含有大量的稠环芳烃结构。原料的广泛性为此项技术的产业化提供了充分的现实基础。
柱状活性炭预活化过程主要是发生部分脱水和碳化反应,产生大量甲烷、氢气、一氧化碳以及一些重烃气体,改善了原料表面的憎水特性,使其容易与活化剂充分润湿,并形成部分大孔,为活化剂进入原料颗粒内部提供充分的途径。活化过程主要是原料在KOH作用下发生芳环缩聚反应,形成石墨碳和芳香碳,从而构建成微孔,并在微孔内表面生成羟基、羧基、醌、过氧化物及醛等多种含氧官能团,从而有利于甲烷的吸附。
柱状活性炭在目前工艺条件下,改变活化比(KOH与原料的质量比)便可研制出不同比表面积和微孔容积的柱状活性炭吸附剂,欲增加柱状活性炭吸附剂的比表面积就要提高活化比。国内的研究单位所采用的活化比为3:1~5:1。如果按原料烧失率计算,活化比在1:1~2:1之间就足以达到目前的效果。活化剂KOH的大大过量容易带来很多问题,例如:单质钾的产生;设备腐蚀严重;活化剂的回用负荷大;产品成本高等。

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