第三章活性炭吸附

1 本章重点：活性炭性能的烧杯搅拌试验结果与吸附柱的生产运行结果之间的逻辑基础。 第三章 活性炭吸附 §3-1 活性炭的性能 1 .活性炭的来源 活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油焦、皮革废物、纸厂废物等等。 2 .活性炭的制作 活性炭的制作分碳化及活化两步。 2 .1 碳化 （1 ）碳化的定义 碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般温度在6 0 0 ℃以下。有时原材料先经无机盐溶解处理后再碳化。 （2 ）碳化的作用 ①使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体； ②使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的结构。这些碎片可能是由一些微晶体组成。微晶体是由两片以上的、有碳原子以六角晶格排列的片状结构堆积而成。但堆积无固定的晶型。微晶体的大小和原材料的成份和结构有关，并受碳化温度的影响，大致是随碳化温度的升高而增大的。碳化后微晶体边界原子上还附有一些残余的碳氢化合物。 2 .2 活化 （1 ）活化的定义 活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。当氧化过程的温度在8 0 0 -9 0 0 ℃时，一般用蒸汽或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在6 0 0 ℃以下时，一般用空气做氧化剂。 （2 ）活化的作用 对于活化过程所起的作用，目前只有大致的理解。在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有空隙边上的碳氢原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间 2 烧穿。活化使活性炭变成一种良好的多孔结构，碳化及活化后的晶体片状结构示意见图3-1。 图3—1 活性炭的微晶片结构示意图 3 .活性炭的影响因素 活性炭对于某一种物质的吸附能力与活性炭的原材料性质、碳化及活化的整个过程、吸附的环境因素以及再生操作过程都有密切的关系。 （1）与活性炭吸附能力最直接的因素是表面的氧化物复体的性能。最简单的复体可以认为是一氧化碳和二氧化碳的复体。 （2）活性炭表面氧化物的成分主要受活化过程的影响。一般在 300-500℃以下用湿空气制造的活性炭中，酸性氧化物占优势；而在 800-900℃以下，用空气、蒸汽或二氧化碳为活化氧化剂所制造的活性炭中，碱性氧化物占优势。在 500-800℃之间制造的活性炭则具有两性性质。 （3）酸性氧化物使活性炭具有极性的性质，因之倾向于吸附极性较强的化合物。特别应该注意的是那些类似羟基的基团。这些带极性的基团易于吸...