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活性炭中的孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上,在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右,是不能進入孔的較大分子的吸附位,在較高的相對壓力下產(chǎn)生毛細管凝聚。大孔比表面積一般不超過0.5m2/g,僅僅是吸附質(zhì)分子到達孔和中孔的通道,對吸附過程影響不大。 

表面化學(xué)性質(zhì)

活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)?;钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,這些表面基團的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。




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吸附機理

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用,以達到凈化水質(zhì)的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說,顆粒越小,孔隙擴散速度越快,活性炭的吸附能力就越強。
  吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標(biāo)。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的,吸附速度是指單位時間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中,吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時間。 [6] 
活性炭發(fā)生的主要是物理吸附,大多數(shù)是單層分子吸附,其吸附量與被吸附物的濃度服從朗格繆爾單分子層吸附等溫方程 :

  式中:
 (覆蓋度)—— 一定溫度下,吸附分子在固體表面上所占面積占表面總面積的分數(shù);
  
 ——吸附質(zhì)在氣相的分壓;
  
 ——吸附與脫附的速度之比;
  
 ——氣體在固體表面上的吸附量。




  2、在氣相吸附領(lǐng)域:煤質(zhì)活性炭的產(chǎn)品強度較大且便于回收利用,因而經(jīng)常被用作氣相吸附;木質(zhì)活性炭強度較低,傳統(tǒng)上不用于氣相吸附,但是,隨著技術(shù)的進步和生產(chǎn)工藝的改進,木質(zhì)活性炭的應(yīng)用目前也已經(jīng)擴大至一些新興的氣相吸附領(lǐng)域如油氣回收,家用空氣凈化等,并且隨著人們對、環(huán)保重視程度的提高,其在氣相吸附領(lǐng)域的應(yīng)用空間將進一步增長。
  
  3、從長期趨勢來看:原煤資源是不可再生的,煤質(zhì)活性炭資源有限且生產(chǎn)過程中大量增加二氧化碳排放量,因此產(chǎn)品價格受原料及環(huán)保成本推動呈上漲趨勢;而木質(zhì)活性炭因主要原料為林產(chǎn)“三剩物”,可再生利用,且價格因技術(shù)進步可望趨于相對下降,因此木質(zhì)活性炭的長期競爭優(yōu)勢高于煤質(zhì)活性炭。
  
  木質(zhì)活性炭與煤質(zhì)活性炭在生產(chǎn)工藝、技術(shù)特點、產(chǎn)品特性等諸多方面存在不同,因此從行業(yè)上看,二者分屬不同的工業(yè)領(lǐng)域,前者屬于林產(chǎn)化工行業(yè),后者屬于煤化工行業(yè)。同時,由于煤質(zhì)活性炭和木質(zhì)活性炭在下游應(yīng)用領(lǐng)域的不同,木質(zhì)活性炭的下游客戶與煤質(zhì)活性炭使用單位也各不相同,木質(zhì)活性炭的下游用戶主要集中食品飲料、醫(yī)藥等領(lǐng)域,而煤質(zhì)活性炭生產(chǎn)廠家的客戶集中在化工、印染、污水處理等工業(yè)領(lǐng)域,因此木質(zhì)活性炭與煤質(zhì)活性炭生產(chǎn)廠家之間不存在直接的競爭關(guān)系。


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