活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
①孔隙結(jié)構(gòu)的形態(tài)?；钚蕴康目紫妒窃诨罨^程中，基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無(wú)序碳(有時(shí)也從基本微晶的石墨層中除去部分碳)之后產(chǎn)生的孔隙，孔隙的大小、形狀和分布等因制備活性炭的原料、炭化及活化的過程和方法等不同而有所差異，不同的孔隙結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的功能。1960年杜比寧把活性炭的孔分為大孔(孔徑大于50nm)、中孔(或稱過渡孔，孔徑2~ 微孔 50nm)和微孔(孔徑小于2nm)三類，這個(gè)方案已被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(International Union of Pure and Applied ，中孔 Chemistry，IUPAC)所接受。在活性炭中這三類大小不同的孔隙是互通的，呈樹 -大孔狀結(jié)構(gòu)。
活性炭的孔道結(jié)構(gòu) 通過高分辨透射電子顯微鏡研究表明，活性炭中的微孔是活性炭微晶結(jié)構(gòu)中彎曲和變形的芳環(huán)層或帶之間的具有分子尺寸大小的間隙?？紫兜男螤钍切螒B(tài)各異的，使用不同的研究方法發(fā)現(xiàn):有些是一端封閉的毛細(xì)管孔或兩端敞開的毛細(xì)管孔，有些孔隙具有縮小的入口(瓶狀孔)，還有一些是兩平面之間或多或少比較規(guī)則的狹縫狀孔、V形孔等。
杜比寧分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附，但在活性炭中，由于它的比例很小，所以大部分作為通路供吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附部位，但它可以決定吸附速率，因此在實(shí)際應(yīng)用中也是很重要的。過渡孔在很多情況下和大孔相同，也是作為吸附質(zhì)的通路從而支配吸附速率，但是過渡孔的作用卻不是單純的，它還可以作為不能進(jìn)入微孔的大分子的吸附部位。活性炭的吸附作用大部分是通
活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積大，選擇性吸附能力強(qiáng)的碳材料。在一定的條件下，對(duì)液體或氣體中的某一或某些物質(zhì)進(jìn)行吸附脫除、凈化、精制或回收，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精制和環(huán)境的凈化。Rapheal von Ostrejko 于1900年申請(qǐng)了英國(guó)專利B.P.14224和B.P,18040，研究開發(fā)了CO:或者水蒸氣活化反應(yīng)生產(chǎn)具有吸附能力的活性炭，并且成功應(yīng)用于防毒面具中。1911年，奧地利的Fanto公司和荷蘭Norit公司生產(chǎn)糖液脫色用粉狀活性炭，時(shí)至今日，活性炭已廣泛應(yīng)用于軍工、化工、食品、輕工、醫(yī)藥、制藥、環(huán)保和水處理等工業(yè)和生活的各個(gè)方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，活性炭已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、生態(tài)環(huán)境和人們生活中不可或缺的炭質(zhì)吸附材料
活性炭主要是以木炭、木屑、各種果殼(椰子殼、杏殼、核桃殼等)、煤炭和石油焦等高含碳物質(zhì)為原料，經(jīng)炭化活化而制得的多孔性吸附劑?；钚蕴炕旧鲜欠墙Y(jié)晶性物質(zhì)，它由微細(xì)的石墨狀結(jié)晶和將它們聯(lián)系在一起的碳?xì)浠衔锊糠謽?gòu)成。其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予活性炭所特有的吸附性能[]活性炭的主要特征和用途
一、物理結(jié)構(gòu)與分類
物理結(jié)構(gòu)
活性炭的基本晶體結(jié)構(gòu)活性炭是以碳為主要成分的吸附材料、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既不像石墨，金剛石那樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu)，又不像一般炭化物那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為活性炭是由類似石墨的碳。
1.活性炭原料的影響
(1)木屑樹種的影響 實(shí)驗(yàn)證明，活性炭的吸附性能與木屑樹種有密切的關(guān)系，多數(shù)情況下，認(rèn)為杉木屑較松木屑好，松木屑較硬雜木屑好，軟雜木屑較硬雜木屑好，材質(zhì)硬的木屑會(huì)影響氯化鋅溶液的滲透速度。但通過選擇適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)條件，采用混合木屑作原料，也可以克服由原料所引起的不利影響，生產(chǎn)出合格的活性炭。
(2)木屑含水率的影響木屑含水率對(duì)炭活化過程沒有直接影響，但會(huì)影響氯化鋅溶液的滲透速度，因而影響氯化鋅溶液浸漬的時(shí)間。對(duì)連續(xù)浸漬或混合過程尤為重要。含水率高(在纖維飽和點(diǎn)以上)的木屑不僅會(huì)降低氯化鋅溶液的滲透速度，而且要降低氯化鋅溶液濃度，從而影響炭活化效果。因此，當(dāng)木屑含水率超過30%時(shí)，浸漬時(shí)間要求在8h以上，當(dāng)木屑含水率在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，氯化鋅溶液的滲透速度要快一些。木屑含水率在15%以下時(shí)，混合時(shí)間短(15min)。木屑含水率還影響其對(duì)氯化鋅溶液的吸收量。例如，生產(chǎn)顆?；钚蕴浚找欢〝?shù)量的濃度較低的氯化鋅溶液，因此要求木屑含水率不超過 5%。當(dāng)生產(chǎn)糖用活性炭時(shí)，吸收足夠數(shù)量的高濃度的氯化鋅溶液，如果木屑含水率過高，就會(huì)降低氯化鋅溶液的濃度，從而影響鋅屑比，終影響活性炭的孔徑分布。
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