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活(huo)性炭是(shi)一種經(jing)特(te)殊處(chu)理(li)的(de)炭,將有機(ji)原料(liao)(果殼(ke)、煤、木(mu)材等(deng))在隔(ge)絕空(kong)氣的條(tiao)件下(xia)加(jia)熱,以(yi)減少非(fei)碳(tan)成分(此過程(cheng)稱為炭(tan)化),然(ran)後(hou)與(yu)氣體(ti)反(fan)應,表麵被(bei)侵蝕,產生微(wei)孔發達的結構 (此(ci)過程稱(cheng)為活化)。由(you)於活化的過(guo)程是一個微觀(guan)過程,即大量的分子碳化物(wu)表(biao)麵(mian)侵(qin)蝕(shi)是點(dian)狀侵蝕 ,所以造成了活性(xing)炭表麵具(ju)有無數(shu)細小(xiao)孔隙。活性炭表麵的微孔直徑(jing)大(da)多(duo)在(zai)2~50nm之(zhi)間,即(ji)使(shi)是少(shao)量的活性炭,也有(you)巨(ju)大的表麵積(ji),每(mei)克活性炭的表麵積為500~1500m2,活性炭的一(yi)切(qie)應用,幾(ji)乎都(dou)基於(yu)活性炭的這(zhe)一特點。
活性炭是由木質(zhi)、煤質和石油焦等含(han)碳的原(yuan)料經熱(re)解(jie)、活化加工製備而成,具有發達的孔(kong)隙結構(gou)、較大的比(bi)表麵積和豐富的表麵化學(xue)基(ji)團,特異性吸附能(neng)力(li)較強的炭材料的統稱。
活性炭
通(tong)常(chang)為(wei)粉狀(zhuang)或(huo)粒(li)狀具有很強吸附能力的多孔無(wu)定(ding)形炭。由固(gu)態(tai)碳質物(如煤、木料、硬果殼、果核、樹(shu)脂(zhi)等)在隔絕空氣條件下經600~900℃高溫炭化,然後在400~900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣(qi)或三(san)者的混(hun)合(he)氣體進行氧(yang)化活化後獲(huo)得(de)。
炭化使碳以外的物質揮發(fa),氧化活化可(ke)進一步去掉(diao)殘留的揮發物質,產(chan)生新(xin)的和擴大原有的孔隙(xi),改善微孔結(jie)構,增加活性。低溫(wen)(400℃)活化的炭稱L-炭,高溫(900℃)活化的炭稱H-炭。H-炭必須(xu)在惰性氣氛(fen)中冷卻(que),否則會轉變為L-炭。活性炭的吸(xi)附(fu)性能與氧化活化時(shi)氣體的化學性質及其(qi)濃度、活化溫度、活化程度、活性炭中無機物組(zu)成及(ji)其含量(liang)等因(yin)素(su)有關(guan),主(zhu)要取決(jue)於活化氣體性質及活化溫度(du)。
活性炭的含炭量、比表麵積、灰分含量及其水懸浮液(ye)的pH值(zhi)皆隨活化溫度的提(ti)高(gao)而(er)增(zeng)大。活化溫度愈(yu)高,殘留的揮發物質揮發愈完(wan)全,微孔結構愈發達(da),比表麵積和(he)吸附活性愈大。
活性炭中(zhong)的灰分(fen)組成(cheng)及其含量對炭的吸附活性有很大影(ying)響。灰(hui)分主要由K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等組成,灰分含量與製取(qu)活性炭的原料有關,而且(qie),隨炭中揮(hui)發物的去除(chu),炭中的灰分含量增大。
截止(zhi)2007年(nian),活性炭年(nian)產量達900kt,其中煤(mei)基(質)活性炭占(zhan)總(zong)產量的2/3以上(shang);