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活性炭简介
中国室内环境信息网 2005-9-30 10:59:19
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得，后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要有机成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500～1700m2/g间。具有很强的吸附性能,为用途极广的一种工业吸附剂。
结构 活性炭具有微晶结构。基本微晶的排列是完全不规则的。微晶高度为9～12A(o);宽度(如果是圆形横截面则为直径)约20～23A(o)。其大小往往因高温处理而显著增大。通常,活性炭由活化过程中产生微孔、过渡孔或大孔。微孔的有效半径低于 20A(o)；过渡孔的有效半径在20～1000A(o)范围内；大孔的有效半径一般在1000～100000A(o)间。
性能 活性炭最主要的性能是吸附性，它与活性炭的孔隙结构有关。微孔的比表面积和比容积均很大。因此，微孔在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。在固体活性炭的表面，主要发生两种方式的吸附，即物理吸附和化学吸附。化学吸附是单分子层吸附，可以除去废水和废气中的极性污染物以及一些金属离子。物理吸附能够形成多分子层吸附，能有效地吸附废水和废气中的有机污染物。当某一吸附质与吸附剂的表面接触时，究竟是发生物理吸附还是发生化学吸附，取决于吸附剂的表面活性、吸附质的性质、温度和其他因素。工业用活性炭，除吸附能力外还要求：①机械强度大和耐磨性能好；②脱附所需能量小,再生容易；③有稳定的结构,再生时炭损失小等。.
生产方法 含碳材料先在隔绝空气条件下加热处理，除去挥发分(水分和一部分焦油)，形成吸附能力很小的大孔炭料。要获得大量微孔,炭料要进一步活化。活化方法有气体或蒸汽氧化法和化学药品处理法。①蒸汽、气体活化较常用的活化剂是二氧化碳和水蒸气。二氧化碳活化过程在约 900℃温度下进行；水蒸气活化过程则为850℃。活化过程中烧失碳量的百分数称烧失率。在50％烧失率下生成较优良的微孔炭；50％～75％烧失率下获得多种孔隙的活性炭，烧失率超过75％，则获得大孔炭。②化学活化法的活化剂是碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等，它在高温下能放出气体（例如二氧化碳、氧气），也可用硝酸、硫酸、磷酸等酸类氧化剂。用氯化锌浓溶液处理炭料的方法也得到了广泛应用。化学活化温度视活化剂的不同而异，一般为200～650℃。化学活化过程用浸渍系数表明其特征，浸渍系数是无水活化剂与干的含碳原材料的质量比。开始时，随着浸渍系数增加，炭的微孔结构发达，总孔容积增大。在高浸渍系数下微孔容积减小，大孔发达。用煤为原料制造的炭质分子筛，是含有特别发达的超微孔和细微孔(孔径＜8A(o))的炭质吸附剂，可用于分离空气中的氮和氧，并从含氢气体中回收氢。
用途 活性炭主要用于以下几个方面：①气体净化。例如：用活性炭从含有溶剂蒸气的空气中回收溶剂；用活性炭过滤法使空气脱臭；用于防毒面具和工业用呼吸器中，以防御毒物等。②气体分离。例如：从城市煤气中回收苯；从天然气中回收汽油、丙烷和丁烷；用于处理费托合成中的废气，以回收其中的烃类等。③液相吸附。例如:在制糖工业中用活性炭吸附法使糖液脱色;在化学工业中用活性炭使有机物质脱色；用活性炭净化电镀浴中的有机杂质，以保证电镀表面的质量及用于废水脱酚等。④活性炭还可作为某些反应的催化剂或催化剂载体。例如用作工业煤气的脱硫和光气生产的催化剂等。
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