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活性炭是(shi)一(yi)種(zhong)經特殊(shu)處(chu)理的炭(tan),將有機原料(liao)(果(guo)殼(ke)、煤、木材(cai)等)在隔絕空氣(qi)的條件下(xia)加熱,以減少非(fei)碳(tan)成(cheng)分(fen)(此過程(cheng)稱為炭化),然後與(yu)氣體反(fan)應(ying),表麵(mian)被侵蝕(shi),產生(sheng)微(wei)孔(kong)發達的(de)結(jie)構 (此(ci)過程稱為活(huo)化)。由於(yu)活化的過(guo)程是一個(ge)微觀過程,即(ji)大量的分子碳化物(wu)表(biao)麵侵(qin)蝕是點(dian)狀侵蝕 ,所以造成了(le)活性炭表麵具(ju)有無數細(xi)小孔隙。活性炭表麵的微孔直徑(jing)大多(duo)在2~50nm之間(jian),即使是少(shao)量(liang)的活性炭,也(ye)有巨大的表麵積(ji),每克(ke)活性(xing)炭的表麵積為(wei)500~1500m2,活性炭的一切(qie)應用(yong),幾(ji)乎(hu)都基於活性炭的這(zhe)一特點。
活性炭是由(you)木質(zhi)、煤(mei)質和石油(you)焦等(deng)含(han)碳的原料經熱解、活化加(jia)工製(zhi)備(bei)而成,具有發達的孔隙結構、較大(da)的比表麵積和豐(feng)富的表麵化學(xue)基團(tuan),特(te)異性吸(xi)附(fu)能力較(jiao)強(qiang)的炭材料的統稱。
活性炭
通常為粉(fen)狀或(huo)粒狀具有很強吸附能(neng)力(li)的多孔無定(ding)形炭。由固態碳質物(如(ru)煤、木料、硬果殼、果核、樹(shu)脂等)在隔絕空氣條(tiao)件下經600~900℃高(gao)溫炭化,然(ran)後(hou)在400~900℃條件下用空(kong)氣、二氧(yang)化碳、水蒸氣或三(san)者的混(hun)合氣體(ti)進行氧化活化後獲(huo)得(de)。
炭化使碳以外(wai)的物質揮發,氧化活化可進一步去(qu)掉殘留(liu)的揮發物質,產生新(xin)的和(he)擴(kuo)大原(yuan)有的孔隙(xi),改善(shan)微孔結構(gou),增(zeng)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-炭必須在惰(duo)性氣氛(fen)中冷(leng)卻,否(fou)則(ze)會(hui)轉(zhuan)變為L-炭。活性炭的吸附性能與氧化活化時(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(ji)物組成及(ji)其含量等因(yin)素有關,主(zhu)要取(qu)決(jue)於活化氣體性質及活化溫度。
活性炭的含炭量、比表麵積、灰分含量及其水懸浮(fu)液(ye)的pH值皆(jie)隨活化溫度的提(ti)高而(er)增大。活化溫度愈高,殘(can)留的揮(hui)發(fa)物質揮發愈(yu)完全(quan),微孔結構愈發達(da),比(bi)表麵積和吸附活性愈大。
活性炭中的灰分組成及其含量對炭的吸附活性有很大影(ying)響。灰分主要由K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等組成,灰(hui)分含量與製取活性炭的原料有關(guan),而且(qie),隨(sui)炭中(zhong)揮發物的去除(chu),炭中的灰分含量增大。
截(jie)止2007年,活性炭年產量達900kt,其中煤基(ji)(質)活性炭占總產量的2/3以上;