煤基(煤质)活性炭的特性

发布时间:2021/5/28 10:05:00 浏览次数:233
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编

1 煤基活性炭的吸附性

煤基活性炭具有高度发达的微孔、很大的比表面积,因此其优 秀的吸附性能就成为了它zui显著的特性。煤基活性炭的吸附作用可分为物理吸附和化学吸附,物理吸附的作用力是范德华力,作用较弱,被吸附的分子结构变化不大,接近于原气体或液体中分子的状态;化学吸附的作用力是较强的价键力,吸附后吸附质分子与吸附剂原子之间形成吸附化学键,组成表面络合物,其结构变化较大。

在煤基活性炭上的吸附,大多是可逆的物理吸附,在吸附、解吸过程中和吸附质不产生化学反应,解吸后活性炭表面又恢复到原来的状态。活性炭的这种物理吸附,可以用于回收和除去有机溶剂、各种气体净化、提取贵重药物等方面,用各种方法进行再生,反复使用。

与其他吸附剂相比,煤基活性炭有如下的特点:

1.属于非ji性的吸附剂

活性炭是疏水性的非ji性吸附剂,能够有选择性地从空气中吸附浓度比水蒸气浓度低得多的有机化合物和除去水中的微量有机成分。

2.比表面积大

活性炭的密度、孔隙率、孔容积、比表面积等物理性质见表1。与其他吸附剂相比,活性炭的比表面积zui大,平均孔径zui小。一般来说,比表面积大,吸附能力大,比表面积相同的活性炭,吸附力不一定相同,这是由于它们的孔隙形状、孔径分布、表面化学性质及灰分存在差别。

物理性质

吸附剂

煤基活性炭

硅胶

矾土

活性白土(粒状)

真密度/(g/cm3)

2.0~2.2

2.2~2.3

3.0~3.3

2.4~2.6

颗粒密度/(g/cm3)

0.6~1.0

0.8~1.3

0.9~1.9

0.8~1.2

堆密度/(g/cm3)

0.35~0.6

0.5~0.85

0.5~1.0

0.45~0.55

孔隙率/%

0.33~0.45

0.4~0.45

0.4-0.45

0.4~0.45

孔容积/(cm3/g)

0.5~1.1

0.3~0.8

0.3~0.8

0.6~0.8

平均孔径/A

12~20

20~120

40~150

80~180

比表面积/(㎡/g)

700~1500

200~600

150~350

100~250

表1 煤基活性炭与其他几种吸附剂物理性质比

  1. 具有较发达的孔隙结构

煤基活性炭(碳分子筛除外)的孔径分布范围较广,能吸附分子大小不同的各种物质,但选择性的吸附分离效果较差。

一般中孔发达的活性炭有利于液相吸附,而微孔发达的活性有利于气相吸附。吸附质分子的大小与活性炭孔隙大小相适后时有利于吸附,一般来讲,当活性炭的孔隙半径比吸附质分子的半径大2~4倍时,zui有利于吸附。与其他吸附剂相比,活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达500~1700㎡/g,这是活性炭吸附能力强,吸附容量大的主要原因。

4.性质稳定并且容易再生

煤基活性炭的化学性质非常稳定,能耐酸、碱,可在比较大的酸碱度范围内应用;不溶于水和其他溶剂,可在水溶液和许多溶剂中使用;能经受高温和高压的作用,而且由于其催化活性,在有机合成中也常用作催化剂或载体。同时,使用失效后,可以用各种方法进行再生,使其恢复原来的吸附能力,反复使用。

2 煤基活性炭的表面改性

煤基活性炭的吸附特性取决于其表面物理结构和表面化学性质,表面物理结构决定了活性炭的物理吸附能力,而表面化学性质决定了活性炭的化学吸附能力。因此,通常对煤基活性炭进行改性处理以增强活性炭的吸附选择性和吸附容量。

活性炭的表面物理结构主要包括孔径分布、比表面积和孔容积等,这些特性决定了活性炭的物理吸附性能。不同孔径的孔在吸附过程中发挥的作用是不同的,对活性炭表面结构的改性着重于孔隙结构的调整,其目的就是使活性炭的孔径与吸附分子尺寸相当,以提高活性炭对不同吸附质的吸附速率和吸附量。孔隙调整的方法决定于活性炭的孔结构,如孔径的大小、孔容的大小等,有的需要开孔、扩孔,有的则需要缩孔。开孔和扩孔常用的方法是控制活化程度;而缩孔的方法很多,如热收缩法、浸渍覆盖法、气相热解堵孔法等。通常活性炭的表面结构改性方法主要通过强化活性炭制备过程中炭化、活化过程或者通过对成品进行碳沉积等过程进行孔隙调整来实现。

活性炭的化学性质主要取决于其表面的化学官能团、表面和化合物,不同的化学官能团、杂原子和化合物在活性炭表面形成不同的活性中 心,对不同的吸附质具有明显的吸附差异。通过表面化学改性来改变活性炭的表面酸、碱性,引入或除去某些表面官能团,能够使活性炭具有某种特殊的吸附或催化性能。常见的改性方法有氧化改性、热处理改性、还原改性、酸碱处理改性、负载金属离子改性、酸碱改性、等离子体改性等。

需要注意的是,煤基活性炭在发生表面化学改性的同时,其表面基团、孔容积和孔径分布等物理性质往往也会发生改变,这也会大大影响活性炭的吸附性。因此,在进行表面化学改性时要考虑物理结构和化学性质双重变化造成的影响。

 

 

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