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活性炭介绍

来源:北京北科 时间:2010-01-14 点击次数:

1、活性炭是什么?
     活性炭是由含碳材料制成的外观黑色、内部孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳。它不同于普通炭(非晶体),也不同于晶体碳 (如石墨、金刚石)。过去只有粉末状(直径≤0.18mm)与颗粒状(直径≤8mm)两类。由于没有大块活性炭,所以使其应用受到很大的局限。
2、 活性炭是怎么制成的?
     大家知道,普通炭是由木材在高温下生成的(木炭、煤)。而活性炭是将含碳材料(如木质、煤质、石油沥青、石油焦炭、纤维炭),经粉碎、筛选后,放在炭化活化炉内进行高温催化或化学催化,使碳表面与内部生成大量的相互串通的小孔,形成纵横交错的蜂窝状结构,再经过酸洗或水洗、烘干而制成的。
3、 活性炭结构有什么特点?
     在结构上有两大特点:一是内部与表面孔隙发达。由孔隙直径大小分为三类:大孔(φ≥50nm),约占总孔容积的10~30%;微孔(φ≤2nm)约占总孔容积的60~90%;中孔又称过渡孔(2nm≤φ≤50nm),约占总孔容积的5~7%。孔隙平均直径约为1.5nm。二是比表面积大。即1克活性炭粒子的表面积与所有孔隙面积的总和,一般活性炭为500M2/g至1500㎡/g,国外的超级活性炭可达3000㎡/g(约为足球场面积)。孔隙结构越发达比表面积越大,其吸附功能越强。
4、活性炭的吸附功能
活性炭之所以被广泛应用于各个领域,主要是利用它的吸附功能。
(1) 吸附功能及原理
     吸附功能主要是指活性炭可以吸收固体、液体、气体中有害物质的分子。具有微孔的活性炭主要用于对气体的吸附;过渡孔较多及平均孔径较大的活性炭多用于液体的吸附。
     吸附功能主要得益于分子运动特点,因为气体的分子始终在做无规则的微观运动,吸附的速度与室内的温度、压强、气体流速、气体浓度有关。
     黑钻金乌炭产品主要是利用物理吸附。由于在活性炭表面及内部有无数相互联通的孔,在孔的整个空间存在着吸附力场,被吸附分子进入孔内,将受到孔四周吸附力的同时作用,使活性炭具有极强的吸附能力。(主要是利用自然碰撞,不断将被吸收物质分子挤到里面活性金乌炭里面去)。
评价活性炭的好坏:一是孔多否,二是孔间是否联通,即孔隙发达。
(2)影响吸附功能的因素:
     ①活性炭:具有适宜吸附的孔径。最理想的活性炭是具有大量稍大于吸附物分子的孔。孔太小,吸附物进不去;孔太大,使单位体积的表面积减少,也就是比表面积小,导致吸附能力减小。
    比表面积:它是1克活性炭具有颗粒的外表面积与颗粒内孔隙的内表面积的总和。活性炭的比表面积通常为500---1500平方米/克,可以通过比表面积来表述孔隙发达程度。比表面积越大,通常活性炭吸附能力强。
    ②外界条件:与室内空气的温度、流速、压强、有害气体的浓度有关。
    温度:在一定温度范围内,(-30℃至40℃)温度越高,吸附速度越快;(分子由于温度高,做无规则运动的速度会增加,分子动能增加,促使被活性炭吸收速度加快。)
     流速:室内空气流速越大,吸附速度越快。
     压强:压强越大,吸附速度越快。
     有害气体的浓度:有害气体浓度越大,吸附效果越明显。
     毫无疑问活性炭具有高效吸附功能,那么,为什么活性炭只吸收毒气而放过氧气、氮气呢?这是因为活性炭的吸附作用同被吸附的气体的分子大小与活性炭孔径匹配有关,而孔径大小的分布由活化条件来控制。此外,还与被吸附气体的活性炭沸点有关。沸点越高的气体,活性炭对它的吸附量越大。大多数毒气的沸点比氧气、氮气高得多。
5、活性炭的生产过程:
     它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、炭化、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。
     活性炭的生产一般分为两过程,第一步,炭化,将原料在170至600的温度下干燥,同时将其80%的有机组织炭化;第二步,活化,将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中,与活化剂和水蒸气反应,完成其活化过程,制成成品。
     不同原料生产的活性炭具有不同的孔径,其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小,木质活性炭的孔径一般较大,煤质活性炭的孔径介于两者间。
原料(木料、椰壳、煤) 破碎 筛选 炭化 活化 除杂
酸洗 水洗 脱水 干燥 包装 成品