活性炭是世界上有名的“吸附杀手”,它很神奇,活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积,能与气体(杂质)充分接触,从而赋予了活性炭所特有的吸附性能,使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力,从而达到将有害的杂质吸引到孔径中的目的。但不是所有的活性炭都能吸附有害气体,只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径,能够让有害气体分子完全进入的情况下(过大或过小都不行)才能达到佳吸附效果。
详谈活性炭的吸附:
1. 吸着现象
吸附包括表面或界面的相同物质积累或浓缩。该过程可能出现于任何两相的界面,例如液—液,液—气,气—固或液—固界面。被浓缩或吸附的物质称为被吸附物,吸附相称为吸附剂。吸收是指一相的分子或原子均匀扩散到另一相形成第二相溶液的过程。图示10显示了浓度对吸着范围的影响。活性炭脱除空气和水中不纯物主要是吸附。
表面张力:减少水分的表面张力的溶质将浓缩在界面,因为水分子对溶质分子比对相互之间有更小的吸引力,空气—水界面的水的表面张力要远于空气—乙醇的表面张力(73:23 dyens/cm20℃),因此一些溶质也许降低水的表面张力(这样被吸附在界面)但会增加乙醇的表面张力(这样从界面解吸)
毛细凝聚:在较低的蒸汽压下,蒸汽易于在小毛细孔内凝聚,孔径越小,凝聚越易发生,因此,至少对于气相吸附,孔径越小,吸附越强,这是毛细凝聚中范德华力引起的。
郎戈缪尔原理:气体分子和合适的空位置表面发生碰撞,分子被粘附,粘附的分子同时也发生蒸发,这样,就会建立一种平衡,这取决于:
1) 时间的滞后
2) 总的表面积
3) 特殊的亲和力
4) 分子浓缩(压力)
5) 吸附分子层的数量,一层将被大范围地覆盖
所有这些因素可同时影响吸附,综合作用于吸附现象。
布鲁瑙尔吸附理论:在较小的空间内,随着距离表面的距离接近于零,吸附势(吸引力)迅即降低。某一温度下的吸附等温线可以用于推测其它温度。这样的概念可以延伸到小孔的容量充填,例如各个方向发散吸引力,提供强吸附。