果壳活性炭为暗黑色,有良好吸附性能的吸附剂。化学稳定性好,耐酸碱,不溶于水和有机溶剂,能经受水浸,高温和高压的作用,失效后可以再生。果壳活性炭具有高度发达的孔隙结构和很大的比表面积。因此,使它具有很大的吸附能力,这种吸附特性是使果壳活性炭有广泛用途的最显著的特征之一。
果壳活性炭的吸附有物理吸附和化学吸附。化学吸附的作用力是价健力,物理吸附的作用力是范德华力。范德华力包括取向力、诱导力和色散力。一切含碳物质都可以用来制造果壳活性炭,常用的原材料有煤、果壳、木材、石油焦、合成树脂、纸浆等,随原材料的不同和加工工艺的不同使果壳活性炭的性能有一定差异,果壳炭有发达的微孔容积,灰分低,且灰分中有害物质较少。木质炭有较多的中孔,对较大分子有很好的吸附能力。
我国有丰富的煤炭资源,精选煤炭制造出的果壳活性炭具有大的比表面积,发达的微孔容积,但中孔较少。煤质果壳活性炭有柱状炭、压块炭,可通过配煤的方法进一步提高性能,而破碎炭由于用煤破碎后直接炭化、活化而制成。所以性能受到原材料的影响较大。
根据果壳活性炭性能的特点,可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等.果壳活性炭与其它吸附剂相比有以下特点:属于非极性吸附剂果壳活性炭能选择的吸附非极性物质,是疏水性的非极性吸附剂,对不饱和的含碳化合物,选择吸附性小;硅胶矾土类吸附剂是极性吸附剂,亲水性强,对极性分子吸附力大,对不饱和含碳化合物吸附能力大。
比表面积大果壳活性炭的密度、孔隙率、孔容积、比表面积等物理性质与其它几种吸附剂相比,果壳活性炭比表面积最大,平均孔径最小。一般来说,比表面积大,吸附能力大,比表面积相同的果壳活性炭,其吸附力不一定相同,这是由于它们的孔隙形状、孔径分布、表面化学性质及灰分存在差别。孔结构发达果壳活性炭在碳化和活化过程中,形成了许多形状、大小不同的孔隙,按孔隙半径的大小分为三种用氯化锌活化方法制成的果壳活性炭,果壳活性炭有发达的孔结构,孔径分布范围比较广,能吸附各种物质,只是选择性吸附较差,吸附质分子与果壳活性炭孔隙大小相适应时,吸附效果最好。
有研究认为,果壳活性炭孔隙半径比吸附质分子的半径大3~4倍时吸附效果最好。一般过渡孔发达的果壳活性炭,有利用液相吸附,因为液体中有机物分子比较大;而微孔发达的果壳活性炭有利于气相吸附。
果壳活性炭的表面特征活化条件影响果壳活性炭表面特征。在高温下用水蒸汽活化制得的颗粒果壳活性炭,表面含酸性氧化物,这些表面氧化的性质直接影响果壳活性炭的吸附性质。不同活化条件制得的果壳活性炭吸附性能也不同,水蒸汽活化法果壳活性炭对碱、碘的吸附能力要比氯化锌法果壳活性炭小,对酸的吸附能力随活化温度升高而增大。
果壳活性炭的催化性能在各种异构化、聚合氧化和卤化中,果壳活性炭既可作为接触催化剂,也可作为催化剂载体,这与果壳活性炭的孔结构、表面特性及灰分量、灰分成分有关,且对催化剂的活性、选择性和使用寿命有较大影响,具有助催化作用。性质稳定容易再生果壳活性炭耐酸、耐碱,不溶于水和有机溶剂。化学性质稳定,所以能在水溶液和许多溶剂中使用,且耐高温、高压。在较强氧化条件下,易发生氧化反应。在高温下,果壳活性炭能与氧反应。氯化锌法果壳活性炭在与强氧化剂接触时,能发生氧化分解作用。果壳活性炭使用一段时间后,吸附能力减弱、失效,可以通过各种方法使其再生,恢复其原来的吸附能力,反复使用。
l活性炭过滤器的吸附原理介绍
活性炭应用于水处理已有很长的历史,在水的除氯、除嗅及污染物的吸附等方面发挥着重要的作用。近年来随着过滤器、过滤系统等过滤设备制造行业的迅猛发展,由于活性炭具有强大的吸附作用,其被用作过滤滤料而广泛应用于水过滤与气体过滤等领域。以下主要介绍下活性炭过滤器的吸附原理。
活性炭属无定型炭,由许多呈石墨型的层状结构的微晶不规则地集合而成,具有结晶缺陷,且具有巨大比表面、多孔结构。按其原料分类可分为煤质活性炭、木质炭、果壳炭和骨质炭;按其形态可分为柱状炭、破碎炭、粉末炭,纤维活性炭。活性炭的主要原料为煤、木材、果壳等富含碳元素的有机材料,通过活化而形成具有吸附能力的复杂的孔隙结构。孔隙中半径大于20000nm的为大孔,介于150-20000nm的为中孔,小于150nm的为微孔。活性炭的吸附作用主要发生在这些空隙和表面上,活性炭孔壁上大量的分子可以产生强大的引力将水和空气中的杂质吸引到孔隙中。
活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中,用于去除水和空气中杂质,这些杂质的分子直径必须小于活性炭的孔径。不同的原材料和加工工艺造成活性炭不同的微孔结构、比表面积和孔径,适用于不同的需求。活性炭不仅含有碳元素,而且在其表面含有官能团,与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质常发生在活性炭的表面。介质中的杂质通过物理吸附和化学吸附不断进入活性炭的多孔结构中,使活性炭吸附饱和、吸附效果下降。吸附饱和后的活性炭需要进行活化再生,恢复其吸附能力,重复使用。评价活性炭的吸附性能指标主要有亚甲蓝值、碘值和焦糖吸附值等,吸附容量越大,吸附效果越好