
椰壳炭超强吸附性与孔构造分布有关与化学性质相连
椰壳活性炭超强吸附性与孔构造分布有关与化学性质相连,椰壳活性炭对水体中的挥发性有机物有比较好的吸附效果,可使水体中各种挥发性有机物去除率达到25%~65%。比较各种不同分子量有机物的吸附规律可以看出,对于挥发性有机物,分子量越大,它们的去除率就越高。这与苯酚与阳离子嫩黄的吸附规律类似,即对于水体中的小分子有机物而言,分子量越大,越容易被活性炭吸附。
椰壳活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和,有表面能,因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后,溶液的浓度将降低,而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。
活性炭对分子量小于480以下的可提取有机物有着很好的去除效果,而对大分子有机物的去除效率很低。这主要是由于活性炭的微孔结构空问位阻效应,太大的有机物分子不能进入到活性炭的孔隙内部,只能在活性炭的表面吸附,这样它在活性炭上的有效吸附位下降,致使其吸附效率较小。
通过对活性炭对挥发性及有机物的吸附效果进行对比得出以下结论:
活性炭在制造过程中,其挥发性有机物被去除,晶格间生成了空隙,形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%~80%。这些孔隙形状多样,孔径分布范围很广,细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500~1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。
活性炭对挥发性有机物与可提取有机物吸附有着较大的差别。挥发性有机物随分子量的增大,其吸附效果越好,而可提取有机物随分子量的减小,其吸附效果越好。这主要是由于挥发性的有机物主要是一些极性比较小的有机物,而可提取的有机物是极性比较大的有机物,活性炭本身可以看作是一个非极性吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质的吸附能力。而且,吸附质分子大小与活性炭呈一定比例时,有利于吸附。对于极性较小的分子,分子量越大,越有利于吸附。
椰壳活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H 。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果。
总之,在吸附过程中,真正决定吸附能力的是微孔结构。全部比表面几乎都是微孔构成的。粗孔和过渡孔分别起着粗、细吸附通道作用,它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。此外,活性炭吸附性质还受活性炭表面化学性质影响。
主要结论:活性炭对水体中各种有机物的吸附有非常大的竞争性,其对各种有机物吸附量的大小不仅与有机物的分子结构有关,而且与水体中有机物种类的多寡有关。同时,对于挥发性有机物与可提取有机物,它们在活性炭上的吸附量与分子量的大小关系截然相反。可提取有机物随分子量的增大,其吸附性能减弱;而挥发性有机物随分子量增大起吸附性能亦增大。
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