活性炭的細孔構(gòu)造

與活性炭吸附能力相關的因素一是活性炭的細孔構(gòu)造，二是表面的氧化物復體的性能。這都與活性炭在制造過程中的材質(zhì)和工藝有關。

活性炭的細孔構(gòu)造反應了活性炭的比表面積及各類孔隙所占的份額?；钚蕴克哂械莫毺乜紫督Y(jié)構(gòu)是由石墨晶粒和無定形炭所構(gòu)成的多相物系決定的。活性炭經(jīng)活化后，炭粒晶格間生成的空隙形成了各種形狀和大小不同的孔隙，因而構(gòu)成巨大的吸附表面積，具備很強的吸附能力。根據(jù)國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)的分類，這些孔隙可以分為三種類型：微孔(直徑<2rim)、中孔(亦稱過渡孔，直徑為2-50>50 nm)，其中微孔可進一步分為一級微孔(<0.8nm)和二級微孔(O.8-2nm)，如圖2-2所示。

1)各種孔在活性炭吸附中的作用

各種孔徑在水處理中所起的作用不一樣，大孔主要起通道作用，即水中有機污染物經(jīng)過大孔能順利而通暢地進入中孔或微孔；中孔除了起通道作用使被吸附物質(zhì)達到微孔之外，還能對分子半徑較大的有機物質(zhì)起到直接吸附的作用；微孔能吸附液相中10A。以下分子有機物，通常來講它的容積和比表面積標志著活性炭吸附能力的優(yōu)劣。

活性炭孔隙大小及匹配情況是影響吸附性能的最主要因素之一。如果活性炭的孔徑匹配情況以微孔居多，那么它比較適合吸附液相中分子量、分子直徑較小的物質(zhì)，如果中孔和大孔比較發(fā)達，則該炭更適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質(zhì)。在水處理中，大分子污染物一般通過中孔來吸收，而小分子污染物通過微孔來吸附，所以通常來講微孔擔負著除去水中有機物的極其重要的角色，最好選擇微孔和過渡孔(中孔)都較為發(fā)達和比表面積較大的活性炭品種。但大孔也應有適當?shù)谋嚷??；钚蕴繉λ形廴疚锏奈铰窂绞紫韧ㄟ^水體傳播到活性炭的表面(水體傳質(zhì))，經(jīng)過大孔(大孔傳質(zhì)速率)，中孔(中孔傳質(zhì)速率)，最后吸附在微孔表面，活性炭對有機物的總體吸附速率受過程中幾個傳質(zhì)速率的共同影響。因此，沒有一定數(shù)量的中、大孔，有機物質(zhì)在大孔和中孔中的傳質(zhì)速度就小，活性炭對有機物的吸附速率會降低，有機物質(zhì)較難進入微孔，甚至大分子有機物可能堵塞了傳質(zhì)路徑使小分子物質(zhì)不能進入微孔，從而降低了活性炭的吸附能力。通常針對不同的水體和目標污染物，應通過實驗確定合適的活性炭種。

2)孔徑分布的影響因素

影響活性炭孔徑分布的主要因素是制炭原料及活化方式。例如：煤質(zhì)活性炭通常采用氣體活化法，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多；木質(zhì)活性炭通常采取化學法活化，產(chǎn)品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調(diào)節(jié)化學活化劑的配比來進行控制，比較靈活，既可以制造出孔徑分布以微孔居多的產(chǎn)品也可制造出孔徑分布中孔占較大比例的產(chǎn)品：以果殼類為原料制造的活性炭通常也采用氣體活化法，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，由于其特殊材質(zhì)的因素，其孔徑分布介于上述兩類活性炭之間，因此其應用范圍更為廣泛。

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