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什么是活性炭以及活性炭作用

發布時間:2019-01-19 作者:利田環保

活性炭材料是經過加工處理所得的無定形碳,具有很大的比表面積,對氣體、溶液中的無機或有機物質及膠體顆粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭(Activated Carbon , A C )和活性炭纖維(Activated Carbon Fibers, ACF )等。活性炭材料作為一種性能優良的吸附劑,主要是由于其具有獨特的吸附表面結構特性和表面化學性能所決定的。活性炭材料的化學性質穩定,機械強度高,耐酸、耐堿、耐熱,不溶于水與有機溶劑,可以再生使用,已經廣泛地應用于化工、環保、食品加工、冶金、藥物精制、軍事化學防護等各個領域 。目前,改性活性炭材料被廣泛用于污水處理、大氣污染防治等領域,在治理環境污染方面越來越顯示出其誘人的美好前景。 
活性炭80%-90%以上由碳元素組成,這也是活性炭為疏水性吸附劑的原因。除了碳元素外,還包含有兩類摻和物:一類是化學結合的元素,主要是氧和氫,這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中,或者在活化過程中,外來的非碳元素與活性炭表面化學結合,如用水蒸氣活化時,活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化;另一類摻和物是灰分,它是活性炭的無機部分。
活性炭的主要原料幾乎可以是所有富含碳的有機材料,如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼、杏殼、棗殼等。這些含碳材料在活化爐中,在高溫和一定壓力下通過熱解作用被轉換成活性炭。在此活化過程中,巨大的表面積和復雜的孔隙結構逐漸形成, 而所謂的吸附過程正是在這些孔隙中和表面上進行的,活性炭中孔隙的大小對吸附質有選擇吸附的作用,這是由于大分子不能進入比它孔隙小的活性炭孔徑內的緣故。活性炭是由含炭為主的物質作原料,經高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔,具有巨大無比的表面積,能有效地去除色度、臭味,可去除二級出水中大多數有機污染物和某些無機物,包含某些有毒的重金屬。
 
顆粒活性炭常常應用于吸附分子,顆粒活性炭吸附性決定應用性,而吸附性和各種炭型的孔大小分布相關。以水蒸氣活化的泥煤基、 褐煤基和椰殼基粉狀活性炭為例:泥煤基活性炭具有微孔和中孔,顆粒活性炭可供多種應用;褐煤基炭具中孔較多,顆粒活性炭而且還有較大的中孔,提供優良的可入性;椰殼基顆粒活性炭中主要是微孔,僅適用于低分子的去除。
利用化學品活化的顆粒活性炭是非常多孔的,多在微孔和中孔范圍,但是,比較水蒸氣活化的活性炭、化學品活化的活性炭的孔表面是較少疏水性和較多負電荷。以擠壓型和破碎型粒狀活性炭為例:泥煤基擠壓型活性炭能制成各種不同孔大小分布的品種。顆粒活性炭微孔為主的品種主要用于氣相應用的黃金回收。既有微孔又有中孔的品種大都用于液相應用,如水純化中吸附小分子和大分子的雜質。
破碎型煤基顆粒活性炭兼有微孔和中孔,可供多種目的的應用。褐煤基或椰殼基的粒狀活性炭與粉狀炭一樣具有相同的微孔和中孔結構。活性炭的技術指標非常重要:活性炭產品的性能指標可分為物理性能指標、活性炭化學性能指標、顆粒活性炭吸附性能指標。三種性能指標對活性炭的選擇和應用都起到非常重要的作用。活性炭主要物理性能指標有:形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數、粒度、耐磨強度、漂浮率等。
顆粒活性炭主要化學性能指標有:PH值、灰分、水分、著火點、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量、鈣鎂含量、重金屬含量、磷酸鹽等。活性炭主要吸附性能指標有:亞甲藍吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、 氯乙烷蒸汽防護時間、ABS值等。

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