环境功能材料 4 活性炭VIP免费

第一节、活性炭的概述第二节、活性炭的微观结构第三节、活性炭的吸附性能活性炭第一节、活性炭的概述活性炭（AC:activatedcarbon）是由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、表面积大，吸附能力强的一类微晶质碳素材料。表观密度约0.08～0.45。含碳量10%～98%。粉末活性炭颗粒活性炭纤维活性炭活性炭雕比较碳与炭的区别：“碳”：“炭”：是元素的名称，是核电荷数为6的一类原子的总称。比如：碳元素、碳单质、含碳化合物、一氧化碳。表示由碳元素组成的某种物质—木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。炭是黑炭类的统称：活性炭工业历史与现状长沙马王堆出土的汉墓木椁用木炭来吸潮、防腐，明朝李时珍在《木草纲目》中记述果核烧炭可治疗腹泻和肠胃病。1785年，洛维茨证实木炭能使某些液体脱色。这一发现导致木炭于1794年在英国精制糖厂中首次获得工业应用。1913年用氯化锌活化法生产出防毒面具用的粒状活性炭。20年代初期在欧洲，活性炭的用途已扩大到矿物油、植物油和化学药品的精制。1926年以后，活性炭制法研究集中在荷兰，而理论方面研究集中在德国。1929年以后，在美国开始把粉状活性炭用于水处理(每年2000-3000t)。这时原料使用相当广泛，扩展到用果壳、核、泥煤等。活化方法也多种多样，理论研究进一步深化。1938年布朗诺尔、埃米特、泰勒(Brunauer,Emmett,Teuer)3人在朗格谬尔(Langmuir)动力学吸附理论的基础上，提出了多分子层吸附理论(简称BET理论)和著名的BET方程。1943年美国匹斯堡活性炭公司(现在的Calgoh公司)首次采用烟煤压块、水蒸气活化工艺制造军用活性炭。目前活性炭的发展为保护环境和节省能源，活性炭用途已扩大到空气净化、废水处理、香烟滤嘴、制糖等方面。原料来源转向煤、石油。目前其中以煤为原料加工制成的活性炭占60%以上。活性炭的理论发展吸附理论和空隙结构研究体积填充理论计算活性炭孔分布的D-R(Dubinin-Radushkevioh)和D-A(Dubinin-Astakhor)方程体积填充理论吸附剂的孔按规定分为大孔(>50nm)、中孔(2~50nm)和微孔(<2nm)。蒸气在大孔中的吸附可用BET多分子层吸附理论描述;在中孔中,可认为先进行多分子层吸附再进行毛细冷凝;在微孔中的吸附,一般用杜宾宁Dubinin等的微孔容积填充理论(TVFM)描述。微孔容积填充理论绝大多数吸附理论均认为吸附过程发生在吸附剂表面。但是,对有些微孔介质(如活性炭等),其孔径尺寸与被吸附分子的大小相当,吸附则可能发生在吸附剂的内部空间,即吸附是对微孔容积的填充而不是表面覆盖。活性炭原料•(1)、木质活性炭：以木屑、木炭等制成的活性炭。果壳（果核）活性炭：以椰子壳、橄榄壳、核桃壳、杏核等制成的活性炭。•(2)、矿物质原料活性炭煤质活性炭：以褐煤、泥煤、烟煤、无烟煤石油类活性炭：以沥青等为原料炭。•(3)、其它原料的活性炭含碳的有机废料和农业副产品，例如稻壳、稻草、甘蔗渣、纸浆废液、塑料、合成树脂等•(4)、再生活性炭：（ReactivatedCarbon）,与原活性炭(VirginActiveCarbon)相区分。(1)、气体活化（炭化+活化）采用水蒸气、烟道气(主要成分为C02)、空气等含氧气体或混合气体作为活化剂。炭化：分解反应、氧键断裂反应，脱氧反应。链状分子、芳香族分子经过炭化形成三向网状结构的炭化物。活化：炭化物的吸附能力低，细孔被杂质堵塞等原因所致．活化阶段：900℃下暴露于氧化性气体介质中，除去被吸附质，使被堵塞的细孔开放；并使细孔和通路扩大。活性炭制备方法活化具体过程第一阶段:开放原来的闭塞孔。即高温下，活化气体首先与无序碳原子及杂原子发生反应，将炭化时已经形成但却被无序的碳原子及杂原子所堵塞的孔隙打开，将基本微晶表面暴露出来。第二阶段:扩大原有孔隙。在此阶段，暴露出来的基本微晶表面上的C原子与活化气体发生氧化反应被烧失，使得打开的孔隙不断扩大、贯通及向纵深发展。第三阶段:形成新的孔隙。微晶表面C原子的烧失是不均匀的，同炭层平行方向的烧失速率高于垂直方向，微晶边角和缺陷位置的C原子即活性位更易与活化气体反应。同时，随着活化反应的不断进行，新的活性位暴露于微晶表面，于是这些新的活性...