L'aspetto del carbone attivo è scuro e ha buone proprietà di adsorbimento. Le sue proprietà chimiche sono stabili, forte resistenza agli acidi e agli alcali, resistenza alle alte temperature e bassa densità dell'acqua. È un adsorbente idrofobo poroso.
1. Struttura dei pori e distribuzione del carbone attivo.
Nel processo di produzione del carbone attivo, la materia organica volatile viene rimossa e lo spazio tra il reticolo è formato, formando molti fori sottili di diverse forme e dimensioni. La superficie specifica generalmente fino a 500-700 ㎡ / g. Questo è il motivo principale per cui il carbone attivo ha un'elevata capacità di assorbimento e capacità.
La capacità di adsorbimento della stessa sostanza è talvolta diversa, che è correlata alla struttura dei pori fini e alla distribuzione dei pori del carbone attivo. Secondo il raggio, ci sono tre tipi di fori sottili: fori grandi e piccoli, e il raggio è 1000-100000Å;, foro di transizione, raggio 20-1000Å; ƒ Piccoli micropori con un raggio inferiore a 20Å.
Il piccolo volume dei pori del carbone attivo è 0,15-0,9 ml / g, e la superficie rappresenta oltre il 95% della superficie totale del carbone attivo. Di conseguenza, il carbone attivo è più sviluppato di altri adsorbenti. Il volume dei pori di transizione è generalmente da 0,02 a 0,1 ml / g, e l'area superficiale rappresenta il 5% della superficie totale del carbone attivo. Grande volume medio dei pori di 0,2 a 0,2 ml / g, l'area superficiale è solo da 0,5 a 2,0 g / ㎡, l'assorbimento fisico della fase liquida non è grande, ma come effetto portante del catalizzatore è significativo.
Nel processo di adsorbimento la struttura microporosa determina la capacità di adsorbimento. Quasi tutte le superfici sono fatte di micropori. Canali di adsorbimento grossolani e fini sono usati nei pori grossolani e di transizione, e la loro presenza e distribuzione influenzano in misura considerevole la velocità di adsorbimento e desorbimento.
2. Proprietà chimiche superficiali del carbone attivo.
Le proprietà di adsorbimento del carbone attivo non sono influenzate solo dalla struttura dei pori, ma anche dalle proprietà chimiche del carbone attivo.
Il carbonio rappresenta il 70-95% del carbonio attivo. Ci sono anche idrogeno e ossigeno, che sono presenti nella materia prima, o non sono completamente carbonizzati nel processo di carbonizzazione e rimangono nel carbone attivo, o in combinazione con legami chimici quando attivati. La cenere costituisce la parte inorganica del carbone attivo. Il contenuto e la composizione del contenuto di ceneri sono diversi da quelli del carbone attivo, e il contenuto di ceneri del guscio di noce di cocco è di circa il 3% e il contenuto di ceneri del carbone di legna è alto dal 20% al 30%. La cenere del carbone attivo ha un effetto catalitico su alcuni elettroliti e non elettroliti nell'adsorbimento del carbone attivo.
L'idrogeno e l'ossigeno nel carbone attivo hanno una grande influenza sull'adsorbimento e altre proprietà del carbone attivo. Nel processo di carbonizzazione e attivazione, l'idrogeno e l'ossigeno sono combinati con il carbonio per fare in modo che la superficie del carbonio abbia vari gruppi funzionali organici di ossido e idruro. L'ossido rende il carbone attivo e la molecola di adsorbimento hanno l'azione chimica, mostra la scelta di adsorbimento. Questi gruppi funzionali organici includono acido carbossilico, alchile fenolico, etere, acido carbonico anidro, perossido ciclico e così via.
3. Forma di adsorbimento e adsorbimento
L'azione di aggregare il soluto sulla superficie solida si chiama adsorbimento. La superficie del carbone attivo ha un effetto adsorbente. L'adsorbimento può essere considerato un fenomeno di superficie, quindi l'adsorbimento è strettamente correlato alle caratteristiche superficiali del carbone attivo . Il carbone attivo ha un'enorme superficie interna e distribuzione dei pori. La sua area superficiale e lo stato di ossidazione superficiale sono relativamente piccoli e l'area superficiale può fornire molti passaggi al punto di controllo interno. L'ossido di superficie ha energia superficiale. L'effetto di adsorbimento è causato dallo squilibrio degli atomi di carbonio sulla superficie della parete dei pori, causando così l'assorbimento della superficie.
La forma di adsorbimento del carbone attivo è suddivisa in adsorbimento fisico e adsorbimento chimico. L'adsorbimento fisico dipende dall'adsorbimento delle forze molecolari, vale a dire le deboli forze di Van Der Waals, che sono principalmente tra i dipoli e i legami dell'idrogeno. Ha abbastanza forza per catturare le molecole nel liquido. L'adsorbimento fisico è causato dall'attrazione molecolare e il calore di adsorbimento è piccolo. L'adsorbimento fisico richiede energia di attivazione, che può essere effettuata a bassa temperatura. Questo adsorbimento è reversibile e, allo stesso tempo, le molecole adsorbite vengono rimosse dalla superficie solida a causa dell'esercizio termico, che è chiamato desorbimento. La combinazione di adsorbimento chimico e forza di legame di valenza è un processo esotermico.
Il processo di adsorbimento chimico è diviso in tre fasi. Il primo è che il materiale di adsorbimento forma la diffusione del film d'acqua sulla superficie del carbone attivo, che è chiamato diffusione della membrana, e quindi diffonde nei pori interni del carbonio, noto come diffusione dei pori, e infine adsorbito sulla superficie dei pori del carbonio . Pertanto, il tasso di adsorbimento dipende dalla diffusione dell'adsorbito alla superficie del carbone attivo. Nell'adsorbimento fisico, la velocità di diffusione e la velocità di adsorbimento sulla superficie delle particelle di carbonio sono principalmente correlate alla diffusione della membrana e alla diffusione dei pori.
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