活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

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　　活性炭是具有主要由碳原子組成的復雜結構的碳質高度吸附介質。 活性炭中的孔網絡是在無序碳原子層的剛性骨架內產生的通道，其通過化學鍵連接在一起，不均勻地堆疊，從而在碳層之間產生高孔多孔的結構，起裂，裂紋和縫隙。

　　活性炭由椰殼，泥炭，硬木和軟木，褐煤，煙煤，橄欖坑和各種含碳特種材料制成。 化學活化或高溫蒸汽激活機制用于從這些原料生產活性炭。

　　活性炭的晶格結構中的特有的孔隙結構在物質通過時擁有吸附機制從而在氣態和液體中除去介質雜質。 這是活性炭性質的重要屬性。

　　活性炭的吸附

　　活性炭吸附是將原子，離子和分子(被吸附物質)從氣態，液態或溶液介質附著或附著到吸附劑上( 活性炭表面上)。 活性炭的孔隙率提供了可以發生吸附的巨大比表面。 吸附發生在介質被吸附分子的孔中，這就是為什么將要試圖吸附的分子與活性炭的孔徑相匹配是非常重要的。 然后通過范德華力或其他吸引力將這些分子捕獲在碳的內孔結構內，并積聚在固體表面上。

　　通常，1m3活性炭與0.3m3的內孔可以吸附30m3或更多的氣體，即使以低濃度存在于載體中。

　　活性炭的兩種吸附方式

　　物理吸附- 在此過程中，吸附物被稱為范德華力或倫敦分散力的弱吸引力保持在孔壁的表面。

　　化學吸附- 這涉及相對較強的吸引力，吸附物之間的實際化學鍵和活性炭孔壁上的化學配合物。

　　活性炭的關鍵性質

　　比表面積- 通常，內比表面積越高，活性炭的有效性越高。 活性炭的表面積令人印象深刻，達500〜1500m2 / g甚至更高; 一勺活性炭容易等同于足球場的表面積。

　　在激活過程中，創建了這個巨大的表面積。 最常見的過程是蒸汽活化; 在大約1000℃時，蒸汽分子選擇性地將炭孔化到碳化原料中，從而在碳質基體內產生許多孔。 在化學活化中，磷酸用于在較低的溫度下建立這樣的多孔體系。

　　總孔體積- 指活性炭顆粒內的所有孔隙空間。 以毫升/克(ml / g)表示，體積相對于體重。 一般來說，孔體積越高，效果越好。 然而，如果要吸附的分子的尺寸與孔徑大小不一致，則不能利用一些孔體積。 總孔體積(TPV)因原料來源和活化方式的不同而不同。

　　孔半徑-平均(平均)孔徑，通常以埃計，通過活性炭類型不同。

　　孔體積分布- 每種類型的碳都有自己獨特的孔徑分布。 它們被稱為微孔(小)，中孔(中)和大孔(大)。 用于吸附許多類型氣體分子的碳是微孔的。 脫色最好的碳具有較高的中孔分布。

　　微孔r <1nm

　　介孔r 1-25nm

　　大孔徑> 25nm

　　nm =納米

　　粒度和吸附動力學

　　較細的尺寸加速了吸附物進入孔的擴散速率，因此提高了動力學，但粉末的潤濕性/過濾性，壓降或顆粒的篩選問題是限制因素。 因此粒度范圍和分布選擇是一個妥協。

　　然而，對于圓柱形丸粒，碳具有更好的床料填充的優點，其消除了顆粒碳的一些缺陷，例如壓降和篩選問題，但與不規則碳相比，較低的硬度和較高的成本可能是限制因素。

　　孔徑分布等參數

　　關于目標吸附物的分子大小范圍，孔徑分布要求發生變化。 在金提取中，具有高微孔分布的碳將促進金 - 氰化合物的有效和有效的吸附。 如果要瞄準去除大的有色分子和污染物質，則具有較大分布的中孔和大孔的碳將是合適的。

　　所需的吸附能力和活性炭的純度將取決于最終用途。 碳的硬度也需要早日進入比較研究。 這種方法已經為消費者帶來好處，延長了使用壽命，更高的過濾效率，更少的再生周期，通過減少過濾器尺寸和重新激活設備的變化來節省硬件成本。

　　其他對活性炭性能的影響

　　除了孔徑的物理性質外，表面氧基和表面的非極性還經常影響碳的吸附動力學和能力。 除了提高所選應用的吸附效率之外，還進行某些表面改性，表面處理和浸漬。

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