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活性炭内部结构中三种孔径吸附机理的说明

时间:2020-10-21 14:23 作者:admin 关键字:
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       活性炭的吸附能力是由于自身结构决定的,因为他周身布满着大大小小不统一的孔,根据国际化学协会(IUPAC)的划分规定建议,可依据活性炭微孔的大小来进行分类,可以简单分为微孔,中孔和大孔,在一块活性炭中,不同大小的孔径,虽然同样都起着吸附作用,但是不同的孔径的吸附机理却是不同的。

1. 大孔的半径大于50nm,活性炭表面大孔的吸附理论为多层吸附理论,大孔的内表面可以发生多层吸附,也就是说活性炭大孔的吸附不是一层一层逐渐递增的,而是当吸附剂表面还没有被吸附质分子完全覆盖时,第二层甚至第三次吸附已经开始发生。活性炭中的大孔在活性炭中是作为吸附质分子的通道存在的,分子们只有通过它才能进入吸附表面,因此活性炭中分子运动的通道是否通畅,吸附速度的大小都是由大孔决定的,而且,当活性炭用做催化剂载体时,较大的孔隙会作为催化剂沉积的场所,有助于催化剂进行催化反应。
 
2、中孔的半径是介于大孔和微孔之间的,活性炭中孔的吸附理论是毛细管凝结理论,在活性炭毛细管中,由于凹液面的气压小于外界平液面的气压,因此当外界液体蒸气压还没有达到饱和蒸气压值时,毛细管内液体蒸气压已经达到饱和状态从而发生凝聚。也就是说,在活性炭中从大孔进入到中孔子的粒子,在中孔的通道中,受到气压的支配,被吸附着前进,由于粒子较大,无法进入微孔,因此被吸附到活性炭中孔的内壁表面,形成凝结,所以在活性炭中,中孔对大分子的吸附有着重要的作用,决定着活性炭的吸附速度。
 
3、微孔的半径小于2nm,微孔虽小,但在活性炭的吸附中却起着最大的作用。他的吸附机理是容积填充机理,也就是决定者活性炭的吸附量的大小,活性炭的微孔越多,就意味着活性炭的吸附容量越大,活性炭作为吸附剂,在进行吸附时,其实是在进行一个分子间大小匹配的过程,经过大孔和中孔的筛选,最终更小的粒子被吸附到活性炭的微孔中,随着粒子的不断进入,微孔的空间逐渐减小,这也意味着活性炭的吸附能力在逐渐下降,直到微孔被填满,活性炭吸附能力消失。


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