红足一世

红足一世
地址:河南省巩义市西村镇工业区
手机:18239913958
联系人:周经理
邮编:451200
网址:www.shop2833213.com
帮助支撑
当前位置:红足一世 > 帮助支撑 > 正文

活性炭的孔结构及其对应用的影响

编辑:红足一世手机版 日期:2018-08-06 9:26:41 人气:

活性炭的孔结构及其对应用的影响

活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和极大内表面积的人工炭材料制品。它主要由碳元素(质量分数为87%-97%)组成,同时也含有氢、氧、硫、氮等元素,以及一些无机矿物质。吸附作用是活性炭的最显著的特征之一,它可以从气相或液相中吸附各种物质,且吸附能力很大:通常,其孔容积达0.2cm3/g-1.0cm3/g、内表面积为400m2/g-1000m2/g。

活性炭主要用作吸附分离操作的吸附剂。与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相比,活性炭具有很多优越性:孔隙结构高度发达、比表面积大;炭表面上含有(或可以附加上)多种官能团;具有催化活性;性能稳定,能在不同温度和酸碱度下使用;可以再生。因此,活性炭的应用领域不断扩大,从用于食品和医药的脱色与除味、防毒面具,发展到大规模应用于溶剂精制与回收、催化剂或催化剂载体、防除原子能设施放出的放射性物质、空气净化、烟气脱硫、食品保鲜、医药制品、血液净化,近年来又在大容量电容器、天然气贮存等领域得到新的应用。

应用领域的扩大对吸附性能提出了新的、更高的要求,在“高吸附、多功能、高强度”的总要求下,出现了对专用活性炭需求量越来越多的趋势。由于活性炭的吸附性能主要由其孔结构(孔形状、孔径及分布)和表面官能团决定,孔结构对活性炭的性能有时甚至有决定性的影响。因此,根据用途与应用领域对吸附剂性能的要求来制备具有特定孔结构的活性炭的方法就有重大的意义。

活性炭的孔隙结构

活性炭的孔结构及其对应用的影响:

1、活性炭的孔结构

活性炭的孔,是制备过程中在无定形炭基本微晶之间清除了各种含碳化合物及无序炭(有时也从基本微晶的石墨层中除去部分炭)后所产生的孔隙。使用不同方法研究发现,孔的形状多种多样,有些孔具有缩小的入口(墨水瓶状),有些是两端敞开或一端封闭的毛细管,还有些是两平面之间或多或少呈规则状的狭缝、V形孔、锥形孔等。

活性炭孔的大小从几个埃到数千埃以上。按孔隙半径的大小, Dubinin于1960年提出把孔分为大孔(>50nm)、中孔(过渡孔,2nm-50nm)及微孔(<2nm)三类,这个分类方案被“国际纯化学与应用化学学会”(International Union of pure and Applied Chemistry,IUPAC)所接受。Dubinin如此分类的依据在于活性炭的孔隙结构是三分散的,即孔径分布在这三个孔径范围内往往各自呈现出最大值。

从纳米结构的角度描述了多孔炭的孔结构,即多孔炭的孔是由纳米级粒子构成的纳米尺度空间,这对深入理解活性炭的吸附分离过程、阐明吸附模式与吸附机理,提供了一个新的思路;对结构有序、双重孔隙的中孔炭材料也提出了新的表征方法。

2、活性炭孔结构与其吸附性能的关系

各种孔对活性炭吸附性能的贡献是不同的。一般地,大孔容积在0.2cm3/g-0.8cm3/g之间,比表面积小于0.5m2/g;中孔容积0.1cm3/g-0.5cm3/g,比表面积20m2/g-70m2/g,不超过总比表面积的5%;微孔容积0.20cm3/g-0.60cm3/g,比表面积400m2/g-1000m2/g甚至更高,占总表面积的95%以上。因此,活性炭的总比表面积是由微孔的发达与否决定。

活性炭的吸附作用绝大部分是在微孔内进行的,吸附量受微孔的数量支配。尽管如此,大孔和中孔的作用也不能忽视。Dubinin等人的的研究表明,只有少数微孔直接通向外表面,在绝大多数情况下,活性炭的孔隙结构主要按下列方式排列:大孔直接通向活性炭的外表面,过渡孔是大孔的分支,微孔又是过渡孔的分支。微孔的吸附作用是以大孔的通道作用和中孔的过渡作用为基础。

因此,吸附性能好的活性炭在孔结构上应有充分发达的微孔,同时又有数量及排列均适宜的过渡孔和大孔。

3、应用途径对活性炭孔结构的要求

在吸附过程中,吸附剂的孔径与吸附质分子或离子的几何尺寸需要有一定的匹配,只有吸附质分子或离子能进入、充填的孔隙才是有效的孔隙。对于不同的吸附质而言,有效孔隙所对应的孔径分布叫可几孔径。只有可几孔径分布下的孔容和比表面积的增加才能增加对吸附质的吸附能力。研究表明:对吸附剂利用率最高的孔径与吸附质分子直径的比值是1.7-3.0。因此,在选择吸附剂的时候应当更多地考虑孔径分布的可几性。

由于不同的吸附质具有不同的分子尺寸,因此用途不同对活性炭孔结构的要求亦不同。总的来说,气相吸附用应以微孔结构为主(微孔容积占总孔容积的70%-90%)孔径分布集中;用于水处理、食品脱色、催化剂载体、血液净化、溶剂回收等领域时,要含有较多(50%-70%)的中孔,以保证尽快达到吸附平衡。

下面是一些典型的例子

用活性炭为载体吸附抗癌化学药物,使药物持续高浓度向局部肿瘤组织释放,降低化学药物对全身的毒副作用。研究表明,具有较多中孔(>40%)的活性炭对抗癌药物丝裂霉素有满意的吸附作用。

向线型酚醛树脂中添加不同的造孔剂,制备出3种不同孔径分布的酚醛树脂基球形活性炭,考察了它们对血液中有代表性的生理中、小分子VB12和肌酐的吸附行为。结果表明,这些球形炭对VB12的吸附率受其孔结构的影响。VB12的分子量高(1335.5)、分子尺寸大(2.09mm),总孔容积大、中大孔(10nm)比率高(80%)的活性炭对VB12有较大的吸附率。

低压贮存天然气需要高密度微孔活性炭,用作活性炭电极的活性炭粉末等,其比表面积一般在1000m2/g以上,孔分布应以中微孔为主。

本文网址:
下一篇:没有资料
最新资讯
活性炭的孔结构及其对应用的影响
作为催化剂载体的活性炭
活性炭在吸附汽油类回收中的应用
红足一世作为催化剂和催化剂载体的运用
CMC粘接法制备柱状成型活性炭
红足一世厂家讲解:活性炭成型过程中的影响因素
红足一世有什么作用?
红足一世的主要成分是什么?
红足一世报价表
生产红足一世对原料煤、配煤、黏合剂的要求
XML 地图 | Sitemap 地图