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活性炭activated carbon

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
一種黑色多孔的固體炭質(zhì)。早期由木材、硬果殼或獸骨等經(jīng)炭化、活化制得，后改用煤通過粉碎、成型或用均勻的煤粒經(jīng)炭化、活化生產(chǎn)。主要有機(jī)成分為碳，并含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面積在500～1700m2/g間。具有很強(qiáng)的吸附性能，為用途極廣的一種工業(yè)吸附劑。
　　結(jié)構(gòu) 　活性炭具有微晶結(jié)構(gòu)?；疚⒕У呐帕惺峭耆灰?guī)則的。微晶高度為9～12┱;寬度(如果是圓形橫截面則為直徑)約20～23┱。其大小往往因高溫處理而顯著增大。通常，活性炭由活化過程中產(chǎn)生微孔、過渡孔或大孔。微孔的有效半徑低于 20┱；過渡孔的有效半徑在20～1000┱范圍內(nèi)；大孔的有效半徑一般在1000～100000┱間。
　　性能 　活性炭最主要的性能是吸附性，它與活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。微孔的比表面積和比容積均很大。因此，微孔在很大程度上決定著活性炭的吸附能力。在固體活性炭的表面，主要發(fā)生兩種方式的吸附，即物理吸附和化學(xué)吸附?；瘜W(xué)吸附是單分子層吸附，可以除去廢水和廢氣中的極性污染物以及一些金屬離子。物理吸附能夠形成多分子層吸附，能有效地吸附廢水和廢氣中的有機(jī)污染物。當(dāng)某一吸附質(zhì)與吸附劑的表面接觸時，究竟是發(fā)生物理吸附還是發(fā)生化學(xué)吸附，取決于吸附劑的表面活性、吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度和其他因素。工業(yè)用活性炭，除吸附能力外還要求：①機(jī)械強(qiáng)度大和耐磨性能好；②脫附所需能量小，再生容易；③有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，再生時炭損失小等。
　　生產(chǎn)方法 　含碳材料先在隔絕空氣條件下加熱處理，除去揮發(fā)分(水分和一部分焦油)，形成吸附能力很小的大孔炭料。要獲得大量微孔，炭料要進(jìn)一步活化。活化方法有氣體或蒸汽氧化法和化學(xué)藥品處理法。①蒸汽、氣體活化較常用的活化劑是二氧化碳和水蒸氣。二氧化碳活化過程在約 900℃溫度下進(jìn)行；水蒸氣活化過程則為850℃?；罨^程中燒失碳量的百分?jǐn)?shù)稱燒失率。在50％燒失率下生成較優(yōu)良的微孔炭；50％～75％燒失率下獲得多種孔隙的活性炭，燒失率超過75％，則獲得大孔炭。②化學(xué)活化法的活化劑是碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等，它在高溫下能放出氣體（例如二氧化碳、氧氣），也可用硝酸、硫酸、磷酸等酸類氧化劑。用氯化鋅濃溶液處理炭料的方法也得到了廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)活化溫度視活化劑的不同而異，一般為200～650℃?；瘜W(xué)活化過程用浸漬系數(shù)表明其特征，浸漬系數(shù)是無水活化劑與干的含碳原材料的質(zhì)量比。開始時，隨著浸漬系數(shù)增加，炭的微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，總孔容積增大。在高浸漬系數(shù)下微孔容積減小，大孔發(fā)達(dá)。用煤為原料制造的炭質(zhì)分子篩，是含有特別發(fā)達(dá)的超微孔和細(xì)微孔(孔徑＜8┱)的炭質(zhì)吸附劑，可用于分離空氣中的氮和氧，并從含氫氣體中回收氫。
　　用途 　活性炭主要用于以下幾個方面：①氣體凈化。例如：用活性炭從含有溶劑蒸氣的空氣中回收溶劑；用活性炭過濾法使空氣脫臭；用于防毒面具和工業(yè)用呼吸器中，以防御毒物等。②氣體分離。例如：從城市煤氣中回收苯；從天然氣中回收汽油、丙烷和丁烷；用于處理費(fèi)托合成中的廢氣，以回收其中的烴類等。③液相吸附。例如:在制糖工業(yè)中用活性炭吸附法使糖液脫色;在化學(xué)工業(yè)中用活性炭使有機(jī)物質(zhì)脫色；用活性炭凈化電鍍浴中的有機(jī)雜質(zhì)，以保證電鍍表面的質(zhì)量及用于廢水脫酚等。④活性炭還可作為某些反應(yīng)的催化劑或催化劑載體。例如用作工業(yè)煤氣的脫硫和光氣生產(chǎn)的催化劑等。  
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