活性炭物理吸附的主要特点

    活性炭为暗黑色含碳材料，具有良好的吸附性能，化学稳定性好，耐酸、耐碱，不溶于水和有机溶剂，能经受水浸、高温和高压的作用，失效后可以再生。几种颗粒活性炭的特性见表1—10。
表1-10国内外常用的几种颗粒活性炭的特性
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┃                    ┃    日本白鹭    ┃              ┃    美国        ┃  太原新华      ┃  北京光华    ┃
┃    型  号          ┃                ┃  日本X一700  ┃                ┃                ┃              ┃
┃                    ┃    W炭         ┃              ┃Filtrasorb一400 ┃2J一15炭(8”)   ┃  9H一16炭    ┃
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┃原料与形状          ┃煤质，无定形    ┃  煤质，球形  ┃煤质，无定形    ┃  煤质，柱状    ┃杏核，无定形  ┃
┃粒度／目            ┃    8～32       ┃    8～32     ┃    12～24      ┃    10～12      ┃    10～28    ┃
┃充填密度／(g／L)    ┃    475         ┃    458       ┃    480         ┃    450～530    ┃  340～440    ┃
┃粒子密度／(g／L．)  ┃    0．721      ┃              ┃                ┃    0．80       ┃              ┃
┃真密度／(g／L)      ┃    2．0～2．2  ┃              ┃                ┃    2．2        ┃    约2．O    ┃
┃比表面积／(m。／g)  ┃    850         ┃    1100      ┃    1020        ┃    约900       ┃    约1000    ┃
┃细孔容积／(mL／g)-  ┃    O．88       ┃    0．94     ┃    0．81       ┃    O．80       ┃    0．90     ┃
┃平均细孔~／nm       ┃    4．1        ┃    1．9      ┃    2．1        ┃                ┃              ┃
┃强度／％            ┃    90          ┃    98        ┃    87          ┃    >75         ┃    ≥90      ┃
┃pH值                ┃                ┃              ┃                ┃    9．O～9．5  ┃    8～10     ┃
┃灰分／％            ┃                ┃              ┃                ┃    <30         ┃    <4        ┃
┃水分／％            ┃                ┃              ┃                ┃    <10         ┃    <10       ┃
┃碘值／(mg／g)       ┃                ┃    1010      ┃    1060        ┃    ≥800       ┃    ≥1000    ┃
┃亚甲蓝吸附值(mL／g) ┃                ┃    200       ┃    200         ┃                ┃              ┃
┃ABS值               ┃                ┃    48        ┃    45          ┃                ┃              ┃
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    与其他吸附剂相比，活性炭有如下的特点。
    (1)属于非极性的吸附剂  活性炭能选择性地吸附非极性的物质，是疏水性的非极性吸附剂，对不饱和的含碳化合物，选择吸附性小，而对有机化合物都呈现出很强的亲和性，吸附容量也很大。能够有选择性地从空气中吸附浓度比水蒸气浓度低得多的有机化合物和除去水中的微量有机成分。硅胶矾土类吸附剂则是极性吸附剂，亲水性强，对极性分子吸附力大，对不饱和含碳化合物吸附能力大。
    (2)比表面积大 活性炭的密度、孔隙率、孔容积、比表面等物理性质见表1—11。与其他吸附剂相比，活性炭的比表面积大，平均孔径小。一般来说，比表面积大，吸附能力大，比表面积相同的活性炭，吸附力不一定相同，这是由于它们的孔隙形状、孔径分布、表面化学性质及灰分存在差别。
    在液相应用中，通常有机物的吸附值随分子量(分子大小)的提高而提高。直团就能形成两个羧基，其中的一个羧基在加热到大约200℃时就放出二氧化碳而分解。图1—9表示包括已被确认的所有官能团
    在内的结构模型。这种官能团能被各种碱中和，但它们有如下区别。
    碳酸氢钠：组别I。
    碳酸钠：组别I+Ⅱ。
    氢氧化钠：组别I+Ⅱ+Ⅲ。
    乙醇钠：组别I+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ。
    可以认为，这四种官能团，初以内酯形式存在，Ⅱ组和Ⅳ组采取了一种邻位羟基内醚的结构，由于碱的作用才变成敞开型。
    活性炭的表面官能团参与有机化学中已知的那些通常的化学反应。即羧基和重氮甲烷、醇、乙酰氯、亚硫酰二氯反应；苯酚和对硝基氯化苯甲酰及2，4一二硝基氟代苯反应；乙醇盐和羰基反应并再和羟胺反应而形成肟。
    关于活性炭表面官能团的鉴定，由于难于使用红外光谱等测定手段，所以试用已知的化学反应对这些官能团进行鉴定。这类鉴定是利用有机化合物的羧基、醇、醌等的反应性，鉴定氢氧根的方法和二氧化硅、氧化铝等金属氧化物的表面氢氧根的简单方法相同。
    有机官能团和表面氧化物由于其极性和本身的酸碱性，影响活性炭的疏水性，也影响活性炭的某些吸附性能。如影响活性炭对酸和碱的吸附。据日本报道，通过在活性炭表面导人有机官能团或表面氧化物制得了具有特殊吸附性能的亲水性活性炭。