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影响活性炭液相吸附的主要因素以及活性炭的化学性质


由于活性炭是一种具有非极性表面的多孔吸附剂,而水分子虽存在缔合性,但属于极性溶剂,因此,活性炭自水溶液中吸附有机物是最理想的状态。

  一般活性炭对溶质的吸附是遵循特劳贝法则的,它涉及液相多元系统中溶质的分离、提取和纯化。虽然特劳贝法则的理论表述并不令人信服,但就大多数实用场合还是很适应的。

  在液相吸附方面,可以用简单的文字表述特劳贝法则:即在同一溶液中,优先吸附表面张力小的成分。在多元系统中,溶解度小的成分易被吸附,极性较小的成分易被吸附;而同一物质在溶解度小的溶剂中易被吸附;同一族化合物中分子量大的成分易被吸附。

  活性炭的微孔发达,以致某些大分子化合物无法进入微孔时,特劳贝发展就无法适用,这在实际应用时经常碰到,也说明在实际应用时对活性炭品种的选择是非常重要的。

  活性炭在液相中的应用,应考虑的因素很多,主要的有活性炭的添加量、温度、时间、酸碱度、作业方式等。

对于活性炭及其原料炭化物中所含有的挥发分数量的测定,通常采用的方法是将试样放在铂金坩锅,避免与空气接触,在900℃下加热7分钟,求出加热减量对试样的质量分数,并从该分数中减去同时进行测定得到的水分值以后,便得到试样的挥发分含量。

  通常物理法生产的活性炭,由于是在温度为900℃以上制得的,挥发分很少;而化学法活性炭,其活化温度一般是在500℃以下,所以挥发分含量较高。活性炭原料炭化物的挥发分受炭化温度的影响很大。实验表明,温度上升,挥发分含量减少;炭化反应在500℃以下剧烈进行,在600-700℃基本结束。固定碳含量的变化基本上与挥发分相对应,在炭化反应结束的700℃以上基本不会再增加。

  灰分是活性炭原料选择方面的一个重要指标。原料中无机成分在炭化过程中几乎不减少而最后残留于木炭中。原料中的灰分含量即使只有1%,活性炭的灰分含量也可能达到10%,甚至更高。由于灰分不具有吸附能力,因此活性炭吸附能力与其灰分含量成反比,即活性炭灰分含量越高,其吸附能力相对越低。所以在活性炭的选择过程中,尽量选择其灰分含量低的产品。

  活性炭中的元素组成通常可通过元素分析装置进行测定。活性炭的元素组成90%以上是碳,这就很大程度决定活性炭是疏水性吸附剂。氧元素的含量一般为百分之几,其一部分存在于灰分中,另一部分在碳的表面以羧基之类的表面官能团形式存在。由于这部分氧元素的存在,使活性炭具有一定的亲水性,而并非是完全的疏水性。因其亲水性的存在,使得其能够将孔隙内的空气置换为水,进而吸附溶解于水中的有机物,使活性炭用于水处理成为可能。

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