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活性炭是一种经特殊处理的炭,将有机原料(果壳、煤、木材等)在隔绝空气的条件下加热,以减少非碳成分(此过程称为炭化),然后与气体反应,表面被侵蚀,产生微孔发达的结构 (此过程称为活化)。由于活化的过程是一个微观过程,即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀 ,所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。活性炭表面的微孔直径大多在2~50nm之间,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面积,每克活性炭的表面积为500~1500m2,活性炭的一切应用,几乎都基于活性炭的这一特点。通常为粉状或粒状具有很强吸附能力的多孔无定形炭。由固态碳质物(如煤、木料、硬果壳、果核、树脂等)在隔绝空气条件下经600~900℃高温炭化,然后在400~900℃条件下用空气、二氧化碳、水蒸气或三者的混合气体进行氧化活化后获得。活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成,具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,特异性吸附能力较强的炭材料的统称。 [2]通常为粉状或粒状具有很强吸附能力的多孔无定形炭。由固态碳质物(如煤、木料、硬果壳、果核、树脂等)在隔绝空气条件下经600~900℃高温炭化,然后在400~900℃条件下用空气、二氧化碳、水蒸气或三者的混合气体进行氧化活化后获得。
在制备过程中,具有氧化性的高温活化气体无序碳原子及杂原子首先发生反应,使原来封闭的孔打开,进而基本微晶表面暴露,然后活化气体与基本微晶表面上的碳原子继续发生氧化反应,使孔隙不断扩大。一些不稳定的炭因气化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物气体,从而产生新的孔隙,同时焦油和未炭化物等也被除去,终得到活性炭产品。活性炭发达的比表面积则源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互连接贯通。由于物理法工艺流程相对简单,产生的废气以CO2和水蒸气为主,对环境污染较小,而且终得到的活性炭产品比表面积高、孔隙结构发达、应用范围广,因此世界范围内的活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。炭活化过程中产生大量的余热,可满足原料烘干、余热锅炉制高温蒸汽、产品的洗涤烘干等所需热能。 [2]
一般而言,在碳合成中使用的成孔剂的量越高,中孔越宽,直到大孔,并且孔体积越高。另外,更高的活化度导致更多数量的微孔,稍微更宽的中孔和大孔以及更少的致密碳。用不同量的成孔剂,在这种情况下的聚乙二醇和活化度合成的活性炭获得显着不同的多孔结构,并且已经测定了与活性炭相比去除乙二醛。
现使用活性炭与目前用于三级水处理的颗粒活性炭相比,具有优化的结构和表面化学的酚醛树脂衍生的活性炭已经被发现在环境现实的情况下非常有效地去除乙醛。乙二醛的吸附能力与活性表面积无关。尽管中孔的存在对于允许有效的将五聚醛扩散转移到活性吸附位点是重要的,但是吸附在具有高微孔性和窄孔径分布的碳中是有利的。碳的表面改性导致吸附能力降低,这是由于在聚乙二醇和水分子之间可能的竞争效应。即使在高浓度的有机物质(和无机盐)的存在下,与活性炭相比,酚醛碳对五元醛的吸附也表现出这些活性炭在废物和/或饮用水处理中的潜在效用。
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