活性炭吸附作用力是指吸附劑與吸附質(zhì)來間在棉量方面的相互作用,承相這種相互作用的是電子,在發(fā)生吸附時,隨翁巢附刑表面和吸附質(zhì)分子中性質(zhì)的不同,其相互作用的組合狀況也不同。相互作用分為5案,作敦分散力相互作用,偶極子榻互作用、氫鍵,修電吸引力有其價健。
指致分散力倫敦(1ondonF)發(fā)現(xiàn)的力,是5種相互作用力中弱的,伯救方普遍存在于原子和分子網(wǎng),包括惰性似子、分子網(wǎng)也都存在,在活性炭吸附中也是非常重要的吸附作用力,由于其與在可見光和紫外光領(lǐng)域中的光分散有關(guān),所以稱之為分散力。
除了倫敦分散力之外,偶極子相互作用也是一個相當(dāng)微弱的相互作用力。表面上電負(fù)性不同的原子化學(xué)結(jié)合在一起時,由于電角性的差異導(dǎo)致對電子吸引強(qiáng)弱的不同產(chǎn)生電子的偏移,電子向電負(fù)性較大的一邊集中分布。于是在相互結(jié)合的原子之間產(chǎn)生稱作偶極矩的極矩p=gr,在有這種偶極子的表面原子組或者有極性的表面官能團(tuán)與具有偶極子的分子之間,引發(fā)力的作用。這種力就叫做偶極子的相互作用,
氯鍵的強(qiáng)度一般為范德華力的5~10倍,其產(chǎn)生于一個氮原子與兩個以上的其他原子結(jié)合的過程中,通常,固體表面上多多少少存在一些類似于羧基,氨基,羥精等含有氫原子的極性官能團(tuán),這些官能團(tuán)中的氮原子易與吸附分子申電負(fù)性大的氧,硫,氮等非其價電子對形成直線形的氮鍵。同樣,表面官能團(tuán)中的氧,氮、氟等原子中非其價電子對的存在,使其易與吸附分子的極性官能團(tuán)的氯原子形成無鍵。
靜電引力是很強(qiáng)的相互作用。目前對于產(chǎn)生電位的機(jī)理還不是太清楚,但即使固體,液體等是絕,接觸時表面仍會產(chǎn)生靜電,電量少卻能形成很強(qiáng)的電場。因此,這種老面經(jīng)常帶電的結(jié)果就使在發(fā)生吸附時產(chǎn)生了靜電引力。
表面能夠發(fā)生氧化、還原、分解等反應(yīng)的吸附劑,容易與吸附質(zhì)之間形成具價鏈,可產(chǎn)生非常強(qiáng)有力的吸附作用。
活性發(fā)涌過氧化,還原等手段進(jìn)行處理,改變其表面官能團(tuán)的性質(zhì)。比表面積的大小以及孔徑,但是由于置換基的種類以及濃度能夠改變表面的化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì),所以能夠從多種常劑、溶質(zhì)所組成的溶液中有選擇性地吸附某種南質(zhì)的表面),
催化劑提供一個高濃度的場所,有利于催化的進(jìn)行[23.24]。
活性炭的其他應(yīng)用
隨著研究的逐漸深入,活性炭在其他領(lǐng)域出現(xiàn)一些特殊的應(yīng)用,它的開發(fā)和利用給我們的生活帶來了許多積極的效果。
①藥用、醫(yī)用:活性炭作為高吸附材料,可以吸附藥物,口服進(jìn)入人體后緩釋藥物成分,降低服藥頻率;也可將活性炭用做劑和降血脂藥物等。如治療胃腸失調(diào)、腹部膿毒癥、血液過濾、血液滲析等用于吸附對于人體有害有毒的物質(zhì)。
②金屬的精選:如利用其與氫氧化鋁和氫氧化鐵混合物共同沉淀可以從海水中分離鈾。
③煙氣過濾凈化:香煙和煙斗的過濾嘴。
④分析技術(shù):如高真空技術(shù)中用來吸附痕量殘余氣體。⑤溫度控制:用來制造吸附恒溫器和獲取低溫。
⑥農(nóng)林種植:用于緩釋土壤中的農(nóng)肥和農(nóng)藥,改良土壤,調(diào)理土壤性能,提高土質(zhì)和地溫。
能源領(lǐng)域:用作儲氫材料,作為電池、超級電容器的電極材料。
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
①孔隙結(jié)構(gòu)的形態(tài)。活性炭的孔隙是在活化過程中,基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無序碳(有時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,這個方案已被國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(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。孔隙的形狀是形態(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
活性炭活化溫度的影響
活化溫度是指活化時活化料的高溫度,是活性炭孔性能的重要影響因素之一。Saka 等[33]采用氯化鋅法活化橡子殼制備活性炭發(fā)現(xiàn),在活化溫度分別為300℃、400℃、500℃和600℃時,得到活性炭的比表面積分別為98㎡801m2/g、988m2/g和1289m2/g。Sayg山等[34]采用葡萄工業(yè)加工剩余物為原料,以氯化鋅活化法制備了活性炭,研究表明活化溫度由400℃升到600元比表面積SBET、總孔隙體積Vr、中間層次的孔隙體積Vmes、平均孔徑D,別由819.40m2/g增加至1455m/g,0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%,2.71nm增加至6.81nm,但微孔容積Vme由25.36%降低至5.39%。由以上分析可知,氯化鋅法活性炭制備的較佳溫度為600℃,過高的話化溫度會導(dǎo)致已經(jīng)生成的孔塌陷,且氯化鋅的揮發(fā)量也會增加,不僅造成活就劑的浪費(fèi),生成成本提高,還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
活化時間的影響
活化時間是指一定的活化溫度下的保溫時間,是活性炭質(zhì)量的重要影響素之一。Saygh等[35]采用番茄工業(yè)加工剩余物為原料,以氯化鋅活化法制備了活性炭,研究表明活化時間由0.5h升到1h,SBET、VT、V、D,分融522m2/g增加至1093m2/g,0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%,5.02nm 增加至5.92nm,但隨著活化時間的延長,由于已生成孔幕幕
活性炭燒結(jié)封團(tuán)、導(dǎo)致活性炭的各種性能開始下降、活化時間選擇在1b較好。 Ahoed 等通過氯化鋅活化棗核制備了活性炭、結(jié)果表明、當(dāng)活化時間由6h增加至3.5h時,得豐由43%降低至29%,在初的1.25h內(nèi)降低得快、并在此時達(dá)到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h內(nèi)是有利于中孔增加的、隨著活化時間的增加、中孔開始塌陷變?yōu)榇罂祝谒墓?jié)其他化學(xué)活化法
活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛、在應(yīng)用過程中發(fā)揮作用的主要是孔結(jié)構(gòu)和表而官能團(tuán)、所以根據(jù)市場的需求有很多科研人員開始關(guān)注組合活化法,包括物理化學(xué)法、化學(xué) 化學(xué)法、微波-化學(xué)法等。
一、物理-化學(xué)活化法
物理化學(xué)活化法是結(jié)合物理法(CO:、水蒸氣法等)與化學(xué)法(磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀法等)制備活性炭的一種方法、此類活性炭具有特孔結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)。Dolas等?)采用開心果殼與氯化鋅前期浸清后,通過后續(xù)的高溫CO=活化法制備了BET比表面積為3256m2/g、孔容積為1.36cm'/g的活性炭,而采用氯化鈉溶液浸清的開心果殼采用高溫CO:活化制備了 BET比表面積為3895m/g、孔容積為1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕櫚殼為原料,先采用少量氯化鋅或磷酸法活化制備具備初期窄微孔的活性炭、然后采用高溫CO:活化制備了甲烷吸附用活性炭,此方法可以使得活性炭的孔結(jié)構(gòu)均勻化分布、有利于甲烷的存儲。
二、化學(xué)-化學(xué)活化法
化學(xué)-化學(xué)法是指結(jié)合兩種不同的化學(xué)活化劑進(jìn)行活化制備活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木為原料,先使用磷酸或氯化鋅活化制備早期活性炭、然后采用氫氧化鉀法進(jìn)行二次化學(xué)活化、制備了具有較高微孔含量(98%)的 CO;存儲用活性炭。
三、微波-化學(xué)活化法
微波-化學(xué)法是指以微波加熱的方式來提供化學(xué)法(磷酸、氧化鋅、氯氧化鉀等)活化所需熱量來制備活性炭的方法,微波加熱相比傳統(tǒng)加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是可以大幅度縮短活化時間,可以控制在10min左右,Lu等“)以竹子為原料,采用微波加熱磷酸活化法制備了比表面積為1432m/g、孔容積為0.696cm'/g的活性炭產(chǎn)品、得率可達(dá)47.8%,Hesas等通過微波氧化鋅
在活性炭的實(shí)際生產(chǎn)過程中常使用的活化氣體是以CO2、HO和O,為主要成分的煙道氣。H:O與碳的吸熱反應(yīng)可有效防止碳與O:反應(yīng)時溫度急膜升高而產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象,反過來碳與0:的反應(yīng)又可以維持活化溫度,因此只要混合氣體里各成分比例合適,便可以有效地穩(wěn)定活化溫度,使活化反應(yīng)均勻進(jìn)行。此外也有觀點(diǎn)認(rèn)為原料中含有不同的活化位點(diǎn),這些活化位點(diǎn)對于不同的活化氣體的反應(yīng)活性也不一樣,有的更易與水蒸氣反應(yīng),有的更易與 CO:反應(yīng),因此采用混合氣體更有利于制備活性炭。但值得注意的是有研究表明原料中若鉀含量較高則會在含氧的混合氣體中發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)而不是活化,這是因?yàn)榘ㄢ浽趦?nèi)的一些金屬化合物對于氣體活化有催化加速作用。、超臨界活
超臨界水是指氣壓和溫度達(dá)到一定值時,因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時的水。此時液態(tài)水和氣態(tài)水沒有區(qū)別,完全交融在一起,成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的液體。超臨界水具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性和廣泛的融合能力。西班牙學(xué)者Salvador等用超臨界狀態(tài)水(T。374℃,p.=22.1MPa)取代水蒸氣對木炭、煤、果殼等原料進(jìn)行了活化處理,發(fā)現(xiàn)超臨界水的活化效果優(yōu)于水蒸氣,例如反應(yīng)速率提升,活化更均勻[4)。然而超臨界水與碳反應(yīng)的動力學(xué)、反應(yīng)選擇性及造孔機(jī)理等到目前為止均未有深入的研究,蔡瓊等以酚醛樹脂為原料,對比了超臨界水和水蒸氣活化效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超臨界水活化利于中孔的大量形成,而水蒸氣則利于微
濰坊活性炭廠家聯(lián)系方式-臨朐縣海源活性炭廠
2000元
產(chǎn)品名:活性炭
濰坊活性炭-廠家企業(yè)-酸棗仁殼活性炭廠家
1500元
產(chǎn)品名:新標(biāo)活性,醫(yī)藥中間體脫色活性炭,臨朐縣海源活性炭廠,酸棗仁殼活性炭廠家,針劑705活性炭,椰子殼活性炭廠家,噴漆房廢氣吸附炭,蜂窩活性炭廠家,柱狀活性炭廠家,醫(yī)藥脫色活性炭,白煤活性炭廠家,廢氣吸附活性炭,圓柱型活性炭,污水廢氣吸附,印尼椰殼原料,山楂種子炭,胡桃殼活性炭,藍(lán)煤型活性炭,核桃殼活性炭,小杏殼活性炭,凈水設(shè)備用炭,污水處理炭
淄博活性炭廠家-量大從優(yōu),廢氣處理活性炭
1122元
產(chǎn)品名:柱狀活性炭,蜂窩活性炭,廢氣處理活性炭,煤制活性炭
濰坊活性炭廠家—聯(lián)系方式
面議
產(chǎn)品名:果殼活性炭
山東活性炭廠家
面議
產(chǎn)品名:活性炭廠家
山東嘉祥改性活性炭廠家-改性吸附率增大
面議
產(chǎn)品名:改性活性炭
山東牟平焦油活性炭廠家
面議
產(chǎn)品名:焦油活性炭
面議
產(chǎn)品名:微孔活性炭