活性炭对气相中许多物质的吸附属于物理吸附;对液相中某些物质的吸附也属于物理吸附。当吸附时的条件如温度或吸附质的浓度发生变化时,原来的平衡状态就被破坏,并在新的条件下达到新的平衡状态。活性炭在室温下吸附氮气。
物理吸附在温度升高时吸附量通常下降,当温度比吸附质沸点高的多时不发生吸附。
▲物理吸附的吸附速度很快,并且吸附速度几乎与温度无关,化学吸附的速度在很大范围内随吸附时的温度而变化,并且,常常随着温度的升高而增加。
▲吸附是放热过程,脱附是吸热过程。
▲以活性炭用于烟气脱硫为例。烟道气中的二氧化硫X先通过活性炭的催化作用而氧气,再与水结合生成酸,与通常的气相催化反应不同的是,反应产物酸集聚并保持在活性炭的孔隙中,并且还不显著地妨碍催化作用。
活性炭的主要特点
(1)具有吸附性等多种性质
(2)性质稳定、可以再生
高温下与氧接触,或者用臭氧、氯气重铬酸盐等强氧化剂进行反应以外,活性炭可以在广泛的PH什范围内和多种溶剂使用,也可以在中性水溶液酸性、碱性水溶液及有机溶液中使用。(3)孔隙发达,比表面积大。但是选择性吸附分离能力比较差。当吸附剂的孔隙半径为吸附质分子的半径3~4倍时X有利于吸附。处于气体状态的吸附质分子通常比较小,因此,微孔发达的活性炭适用于气相吸附中;而处于液体状态的吸附质分子通常比较大,并且容易与溶剂形成络合物,因此过渡孔比较发大的活性炭适用于液相吸附,如从空气中回收有机溶剂时应使用微孔发达的活性炭;糖色分子比较大,糖液脱色时需要使用过渡比较发达的糖液脱色用活性炭。
表面积越大的活性炭吸附能力越强。有时比表面积相同,平均孔隙半径出一样的活性炭表现出不同的吸附性能。这是因为吸附性能除了受比表面积、平均孔隙半径影响以外,还受孔隙的形状,孔径分布及活性炭表面性质的影响。
(4)疏水性的非极性吸附剂。水也是一种极性溶剂,活性炭对溶解水中各种非极性的有机化合物具有卓越的吸附能力。
▲活性炭活性化法分两大类
(1)气体活化法(又称物理活化法)。气体活化法是将炭化物加热到某一温度并通入气体活性化剂:二氧化碳、氧气(空气)、水蒸汽等进行活化。
(2)化学药品活化是将含碳物质(有时也用木炭)与化学物品活化剂如氯化锌、磷酸等混合,然后进行炭化、活化,制取活性炭。
这两类活化方法的作用,原理采用的原材料和设备及成品的吸附性能各不相同,并且它们的用途也各异