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活性炭孔隙与吸附能力和分子大小的关系

  活性炭的孔隙大小可以从0.5nm到10000nm以上。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定:孔径大于50nm的为大孔;孔径2~50nm的为中孔;孔径小于2nm的为微孔。

  活性炭孔隙的作用:

  ①大孔:

  根据开尔文方程,只有在相对压力接近于1的时候,才会出现由于蒸汽的毛细凝聚发生大孔的容积充填,这在实际上是不可能实现的。因此,在实际上大孔只是起着输送的作用,只是负责把大分子的物质输送到活性炭内部小的孔隙中。

  ②中孔:

  又称过渡孔。中孔的孔径为2~50nm。中孔的线性尺寸比被吸附分子的直径要大得多,因此,在这种孔隙的表面上会产生蒸汽的单分子层吸附和多分子层吸附,即形成连续的吸附层。但是由于在活性炭中,这种孔隙占比很小,它的比表面积最多只能占到活性炭总比表面积的5%,一般只有20~70m2/g。但是,如果采用特殊的方法(如延长活化时间、减慢升温速度、用药品活化等),可以制得比表面积达200~450m2/g的中孔活性炭。这种活性炭对大分子的物质有很好的吸附作用。如用于油气回收的活性炭都是采用这种中孔活性炭。另外在进行混合废气(如包装印刷、喷漆涂装)处理时,可避免大分子有机物堵塞吸附剂微孔,也可以选择中孔活性炭作吸附剂。

  ③微孔:

  微孔的孔径在2nm以下。微孔所具有的比表面积一般都达600~850m2/g,有些可以高达1000m2/g,约占到活性炭总比表面积的95%以上。因此,它可以用来吸附大部分有机蒸气及一部分无机气体。因此,活性炭中微孔的多少,直接影响着活性炭的吸附能力。而且,微孔的内表面对壁面的吸附力场还会产生叠加作用。因此,决定活性炭吸附能力大小的主要是微孔。

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