污水過濾【【活性炭】】孔隙結(jié)構(gòu)及碘值的區(qū)分概念

http://www.gydfjs.com  由于污水過濾活性炭有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，形成了污水過濾活性炭巨大的比表面積，使污水過濾活性炭具有吸附氣體和液體分子的能力，因此污水過濾活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)污水過濾活性炭的吸附性能有非常重要的影響。作為多孔吸附劑的污水過濾活性炭基本上是非結(jié)晶性物質(zhì)，它是由微細(xì)的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳?xì)浠衔锊糠謽?gòu)成的，其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予污水過濾活性炭所特有的吸附性能。

污水過濾活性炭碳原子具有2s2 、 2p2兩種價(jià)電子，化學(xué)結(jié)合時(shí)形成sp、 sp2、sp3三種混合軌道。特別是構(gòu)成污水過濾活性炭的基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)，是由sp2雜化軌道所形成的、結(jié)合角為120°的平面的一種二元格結(jié)構(gòu)。由這樣排列的碳原子所形成的基底面規(guī)則性地積層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的三元結(jié)晶稱為石墨[3]。但是，構(gòu)成污水過濾活性炭孔壁的碳索固體雖然叫做污水過濾活性炭石墨狀微晶，二元格子卻沒有采取石墨那樣規(guī)則性的積層結(jié)構(gòu)，而形成是亂層結(jié)構(gòu)，即污水過濾活性炭?jī)?nèi)部碳結(jié)構(gòu)不存在嚴(yán)格意義上的三元性規(guī)則結(jié)構(gòu)。

活性炭結(jié)晶的本來定義是原子具有三元空間性規(guī)則排列結(jié)構(gòu)的固體，污水過濾活性炭孔壁中的固體并非由純粹的晶態(tài)石墨組成。通常所有的碳質(zhì)吸附劑都屬于非石墨化碳。由于污水過濾活性炭為非晶質(zhì)固體，其孔隙的成因、起源、形狀以及細(xì)孔間結(jié)構(gòu)的千差萬別，因此，使得對(duì)非晶質(zhì)固體炭吸附材料的孔隙解釋非常困難。

污水過濾活性炭具有的吸附性能主要決定于其多孔性結(jié)構(gòu)。污水過濾活性炭中具有各種孔隙，不同的孔徑能夠發(fā)揮出與其相應(yīng)的機(jī)能。國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC 1972)依據(jù)不同尺寸孔隙中分子吸附的不同，將孔分為三類：u'〉50mn的為大孔；2mn<w<50nm的為中孔；u;<2mn的為微孔。但實(shí)際上這樣的劃分帶有相當(dāng)?shù)闹饔^性和武斷性，因?yàn)槲竭^程或填充過程不僅依賴于孔隙形態(tài)，而且受吸附質(zhì)性能以及吸附質(zhì)-吸附劑間相互作用的彫響。

活性炭的孔結(jié)構(gòu)和孔形狀對(duì)于吸酎都有很大影響，微孔碳結(jié)構(gòu)中存在的幾種孔隙：開孔型、部分閉孔型和間充籠型。如圖1-1所示C4，5]。由于特殊的碳結(jié)構(gòu).使得碳質(zhì)吸附劑的孔隙具有狹縫型的特征，這與其他類型吸附劑的孔隙有明顯的區(qū)別：如苯分子（一種片狀分子）可以被孔隙尺寸為0.4nm的炭分子篩（Carbon Molecular Sieve, CMS)吸附而不被孔隙尺寸為0. 4nm的沸石所吸附；CMS烷（這兩種分子將不能進(jìn)人狹縫型孔隙）。圖1-,2比較了碳質(zhì)吸附劑的孔隙與沸石孔隙的差異,按照分子尺度和吸附劑之間的關(guān)系所劃分的吸附狀態(tài)主要有4種。

① 活性炭分子尺度〉細(xì)孔直徑時(shí)，因分子篩作用，分子無法進(jìn)人孔隙，故不起吸附作用；
② 活性炭分子尺度約等于細(xì)孔直徑時(shí)，分子直徑與細(xì)孔直徑相當(dāng)，吸附劑對(duì)吸附分子的捕捉能力非常強(qiáng)，適于極低濃度下的吸附！
③ 活性炭分子尺度<細(xì)孔直徑時(shí)，吸附質(zhì)分子在細(xì)孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)凝聚,吸附量大;
④ 活性炭分子尺度《細(xì)孔直徑時(shí)，吸附的分子容易發(fā)生脫附，脫附速度快，但低濃度下的吸附量小，
   活性炭通常研究的微孔污水過濾活性炭吸附劑的微孔的實(shí)際尺度應(yīng)與氣相吸附分子尺度相當(dāng)或小于微孔徑。
 

污水過濾活性炭孔隙結(jié)構(gòu)及碘值的區(qū)分概念

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