活性炭孔隙結(jié)構(gòu)詳解
每每一克活性炭就可具有超過500㎡的表面積,達(dá)到1500㎡的表面積都是非常常見的;钚蕴恐械奶?xì)饽z雖然更加昂貴,但它具有更高的表面積,并且它一般都應(yīng)用于許多的特殊領(lǐng)域。
當(dāng)我們在電子顯微鏡下,可以清楚的看出活性炭的高表面積結(jié)構(gòu)。單個粒子是很復(fù)雜的,有不同的孔隙度;它可能存在許多區(qū)域,其中石墨類材料的平坦表面彼此平行的地方,彼此分開僅幾納米左右就許多的孔隙。這些微孔實現(xiàn)了吸附效果發(fā)生的極好條件,因為吸附材料可以同時與許多表面相互作用。吸附行為的測試通常在77K的高真空下用氮氣進(jìn)行,但是在日常條件下,活性炭通過從其環(huán)境吸附從100℃(212°F)的蒸汽中吸收液體水完全能夠產(chǎn)生等同物,和大氣的1 / 10,000的壓力。
詹姆斯·杜瓦,這位科學(xué)家就是杜瓦(真空瓶)命名,花了很多時間研究活性炭和發(fā)表了一篇關(guān)于對氣體的吸附能力。在這篇文章中,他發(fā)現(xiàn)冷卻到液氮溫度下碳可以吸附大量的空氣,然而大量的人只能回憶起碳重新加熱和椰碳比的影響。他以氧氣為例,其中活性炭通常吸附在標(biāo)準(zhǔn)條件下的大氣濃度(21%),但如果碳首先冷卻到低溫,則釋放出超過80%的氧氣。
物理上,
活性炭結(jié)合材料由范德瓦爾斯力或倫敦色散力。
活性炭不能與某些化學(xué)品很好地結(jié)合,其中包括醇,二醇,強(qiáng)酸和堿,金屬和大多數(shù)的無機(jī)物,如鋰,鈉,鐵,鉛,砷,氟和硼酸。
活性炭有很好地吸附碘值。碘容量,mg / g(ASTM D28標(biāo)準(zhǔn)方法試驗)可用作總表面積的標(biāo)識。
一氧化碳這種氣體不能很好地被活性炭吸附。這對于把活性炭用在過濾器中用的呼吸器、通風(fēng)櫥或其它氣體控制系統(tǒng)的那些人應(yīng)該特別注意,因為氣體不容易被對人體器官所感知到,而且會對人體造成代謝和神經(jīng)性的中毒。
活性炭可以用作各種化學(xué)品的應(yīng)用的基質(zhì),以改善某些無機(jī)(和有問題的有機(jī))化合物如硫化氫(H 2 S),氨(NH 3),甲醛(HCOH),汞(Hg)和放射性碘-131(131I)。該性質(zhì)被稱為化學(xué)吸附。