活性炭的孔结构与应用的关系

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1、活性炭的孔结构与应用的关系活性炭常常应用于吸附分子，吸附性决定应用性，而吸附性和各 种炭型的孔大小分布相关。以水蒸气活化的泥煤基、褐煤基和椰壳基 粉状活性炭为例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，可供多种应用；煤基炭具中孔较多，而且还有较大的中孔，提供优良的可入性；椰壳基炭中主要是微孔，仅适用于低分子的去除。化学品活化的活性炭是非常多孔的，多在微孔和中孔范围，但是， 比较水蒸气活化的活性炭、化学品活化的活性炭的孔表面是较少疏水 性和较多负电荷。以挤压型和破碎型粒状活性炭为例：泥煤基挤压型活性炭能制成各种不同孔大小分布的品种。微孔为 主的品种主要用于气相应用的黄金回收。既有微孔又有中孔的品种大 都用于

2、液相应用，如水纯化中吸附小分子和大分子的杂质。破碎型煤基炭兼有微孔和中孔，可供多种日的的应用。褐煤基或椰壳基的粒状活性炭与粉状炭一样具有相同的微孔和 中孔结构。活性炭有什么性能指标？活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、化学性能指标、吸 附性能指标。三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的 作用。主要物理性能指标有：形状、外观、比表面积、孔容积、比重、 日数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。主要化学性能指标有：PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、 硫化物、氯化物、氰化物、硫酸盐、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含 量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金属含量、磷酸盐等。主要吸附性能指标有：亚甲蓝吸

3、附值、碘吸附值、苯酚吸附值、 四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透 硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防护时间、ABS值等。活性炭水处理的主要影响因素：由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，因此 影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭 处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。一、活性炭的性质由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影 响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。因为吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所 以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化学性质、极性及所带

4、电荷，也影响吸附的效 果。用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、 机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外，主要与活性炭比 表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质 就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要 求过渡孔（半径201000A）较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。 活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在830 日范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。二、吸附质（溶质或污染物）的性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。（一）溶解度对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容

5、量随同系物 的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸一乙酸一丙酸一丁 酸而增加。（二）分子构造吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附 速度受内扩散速度的影响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大 小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的较分子小的易吸 附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的 有机物易于吸附。（三）极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质 的吸附能力大于极性物质。（四）吸附制裁（溶质）吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因 此吸附质（溶质）的浓

6、度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量 也变化。三、溶液pH的影响溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综 合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个 范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质（溶质）的溶解度，以及影响胶体物 质吸附质（溶质）的带电情况。由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增 加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在 实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。四、溶液温度的影响因为液相吸附时吸附热

7、较小，所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质（溶 质）放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影 响越大。另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。五、多组分吸附质共存的影响应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组 分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互 相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时 低。六、吸附操作条件因为活性炭液相吸附时，外扩散（液膜扩散）速度对吸附有影响， 所以吸附装置的型式、接触时间（通水速度）等对吸附效果都有影响。综上所述，影响吸附的因素很多，应综合分析，根据具体情况， 选择最佳吸附条件，达到最好的吸附效果。