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,再与水结合生成硫酸,与通常的气相催化反应不同的是,反应产物硫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。
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。
在活性炭的表面形成表面化和物,从而对活性炭的吸附性能造成一定的影响。
▲活性炭物理吸附和化学吸附。通过分子间引力形成的吸附叫物理吸附;依靠化学键完成的吸附叫做化学吸附。
▲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。
比表面积。质量上一克的活性炭中所含有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积的总和,称作该种活性炭的比表面积。活性炭比表面积大小随原料及活化时的工艺条件而异,通常在500~1500m2/g的范围内。用特种方法制造的活性炭比表面积可以高达2500m2/g以上。
▲平均孔隙半径。当制造条件相同时,平均孔隙半径大的活性炭的孔径分布偏向孔径大的一侧,适用于液相吸附及大分子物质的吸附;平均孔隙半径小的活性炭的孔径分布偏向孔径小的一侧,适用于气相吸附及小分子物质的吸附。
▲孔径分布。测定活性炭的孔径分布时,通常是使用压汞法测定半径大于10nm部分孔隙;用氮气吸附法测定半径为2~30nm部分的孔隙;再X射线小角散射法等测定出半径小于2nm部分。