活性炭的基本特征,就是發(fā)生在由于多孔結(jié)構(gòu)而形成的巨大固體表面積上的吸附作用,包括物理吸附和化學吸附。物理吸附是主要的,即靠分子間的范德華力把吸附質(zhì)分子吸引到炭的表面上集中。這種在活性炭表面上的物理吸附是可逆的,即在一定溫度和壓力下達到吸附平衡后,在高溫和低壓下被吸附物質(zhì)又能被解吸出來。正是利用活性炭的吸附和解吸過程,使得活性炭回收農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系溶劑等成為可能;钚蕴拷馕,內(nèi)部表面又恢復到原來狀態(tài),因此活性炭在物理吸附中可以經(jīng)過更新多次重復使用。至于活性炭的化學吸附是吸附質(zhì)通過價電子的交換或共有所產(chǎn)生的力而結(jié)合在碳吸附劉的表面上,實質(zhì)上形成了化學鍵。由于有化學吸附的存在,因此活性炭的吸附性能不僅受其孔隙結(jié)構(gòu)的影響,而且一也受其表面化學性質(zhì)的影響;钚蕴康闹饕煞菔翘荚,一般含量_均超過80%,純碳農(nóng)面是非較性的,主要通過物理吸附作用易于吸附非較性的和弱較性的物質(zhì)。但活性炭組成中除碳元素外,還有其他一些成分。首先是在碳六角形擊子的邊緣上存在的一部份不飽和鍵,與氧、氫等結(jié)合成表面氧化物以及其他官能團。于是使活性炭具有一定的較性及離子交換能力。也就是活性炭表面的化學吸附活性點。活性炭上的表面氧化物又分為堿性和酸性兩類,堿性表面氧化物在液相吸附中易于吸附酸性物質(zhì),而竣性氧化物則易吸一附堿性物質(zhì),至于各種含氧化合物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系官能團的存在與比例,很大程度上取決于制造活性炭的原始材料一和工藝過程。例如氫、氧、氯等組份,有的來自原材料,有的是在炭化、活化和冷卻過程中進入。由于工藝條件例如溫度高低等因素的影響,又形成了不同的表面氧化物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系官能團。以上這些構(gòu)成了活性炭中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系部份。
其次,活性炭中還有一部分灰分,即炭中的無機部分;曳值慕M成和數(shù)量也決定于不同的原材料及工藝過程。bda_2vc這些灰分對于吸附來講,一般是無意義的,因此各種優(yōu)質(zhì)的活性炭都希望灰份含量盡可能低些。
綜上所述,由于活性炭在氣相或液相中,對許多物質(zhì)都具有很強的吸附能力,加上活性炭共有足夠的化學穩(wěn)定性,良好的機械強度,可以水浸、耐酸、耐鹼,能承受較高的溫度和壓刀,同時活性炭表面對某些化學反應(yīng)能起很好的催化作用,在許多合成工業(yè)部門又可用活性炭為載體,添加一定的催化劑組分,制成兼具吸附和催化作用的活性炭一催化劑。正由于以上這些優(yōu)異特性,使活性炭問世以來,有搶十分廣泛的用途。從國內(nèi)外活性炭發(fā)展情況來看,特別是六十年代以來,世界各國將活性炭應(yīng)用到環(huán)境保護,即空氣凈化和城市水處理方面,以及節(jié)約能源、回收汽油等等使活性炭進入了一個新的發(fā)展時期。活性炭需要量愈來愈大,活性炭工業(yè)得到新的更大發(fā)展?梢哉f,到了八十年代的今天,幾乎各行各業(yè),包括國防、化工、石油、紡織、輕工、食品、電力、原子能等生產(chǎn)部門;農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、城市建設(shè)、勞動保護、環(huán)境保護、節(jié)約能源和 科學領(lǐng)城,以及人類生活的各個方面,都在不同程度利用活性炭,F(xiàn)在,除了傳統(tǒng)的粉狀和顆粒柱狀狀活性炭之外,又發(fā)展了纖維狀活性碳纖維,其吸附性能更為優(yōu)異?傊,今后,活性炭的發(fā)展前景是十分寬廣的。
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