工業(yè)分析，對(duì)于活性炭及其原料炭化物中所含有的揮發(fā)分?jǐn)?shù)量的測(cè)定，通常采用的方法是將試樣放在鉑金坩堝中，避免與空氣接觸，在900℃下加熱7min，求出加熱減量占原試樣的百分比，并從該百分比中減去同時(shí)進(jìn)行測(cè)定得到的水分值(干燥減量)以后，便得到試樣的揮發(fā)分含量，灰分(強(qiáng)熱殘分)的測(cè)定方法是將干燥過(guò)的試樣放在瓷坩堝中，并置于高溫電爐內(nèi)，將其溫度調(diào)至800~900℃對(duì)樣品進(jìn)行灰化，殘留物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為灰分，固定碳確定是以干燥試樣作為，減去灰分與揮發(fā)分所得到的數(shù)值，
通常的活性炭由于是在溫度為900℃以上制得的，所以揮發(fā)分很少。另一方面，炭化溫度對(duì)原料炭化物的揮發(fā)具有很大影響。實(shí)驗(yàn)表明，揮發(fā)分的含量隨著溫度的上升而減少，炭化反應(yīng)在500℃以下劇烈進(jìn)行，在600~700℃基本結(jié)束。固定碳含量在炭化反應(yīng)結(jié)束的700℃以上基本不會(huì)再增加，該變化基本上與揮發(fā)分相對(duì)應(yīng)，
灰分隨炭化得率的降低而增加?；曳质腔钚蕴吭线x擇方面的一個(gè)重要物標(biāo)。原料中的無(wú)機(jī)成分在炭化過(guò)程中幾乎不減少而后殘留于木炭中，原料中的灰分含量即使只有1%，活性炭的灰分含量也將達(dá)到10%。由于于灰分不具有吸附能力，因此該單位質(zhì)量的活性炭吸附能力要比灰分含量為零的活性炭的附能力下降10%左右。所以在活性炭的選擇過(guò)程中，盡可能選擇灰分含數(shù)量
活性炭比表面積吸附現(xiàn)象發(fā)生在固體的表面，物體吸附能力的強(qiáng)弱很大程度上取決于比表面積的大小。有很多分析方法可以用來(lái)測(cè)定比表面積，其中常用的是BET法。此外還有流通法、液相吸附法、潤(rùn)濕熱法。除此之外，通過(guò)置射線小角散射也能測(cè)定比表面積，但是BET法還是在測(cè)定活性炭比表面積方法中常用的。應(yīng)用此法測(cè)定的活性炭的比表面積一般為1000m2/g。
活性炭的分類
根據(jù)制造方法、外觀形狀、用途功能以及孔經(jīng)大小的不同，可以將活性炭分為不同種類。從形態(tài)來(lái)看，可以分為顆?；钚蕴亢头蹱罨钚蕴?，而顆?；钚运岵婵煞譃闊o(wú)定形和定形兩大類;依據(jù)原料的不同，可以將活性炭分為焦木質(zhì)、石油、煤質(zhì)和樹(shù)脂活性炭;根據(jù)使用功能的不同又可以分為液體吸附、催化性能、氣體吸附活性炭;從制造方法來(lái)劃分，又分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)生活性炭。
從外觀形狀上分類。
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
①孔隙結(jié)構(gòu)的形態(tài)?；钚蕴康目紫妒窃诨罨^(guò)程中，基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無(wú)序碳(有時(shí)也從基本微晶的石墨層中除去部分碳)之后產(chǎn)生的孔隙，孔隙的大小、形狀和分布等因制備活性炭的原料、炭化及活化的過(guò)程和方法等不同而有所差異，不同的孔隙結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的功能。1960年杜比寧把活性炭的孔分為大孔(孔徑大于50nm)、中孔(或稱過(guò)渡孔，孔徑2~ 微孔 50nm)和微孔(孔徑小于2nm)三類，這個(gè)方案已被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(International Union of Pure and Applied ，中孔 Chemistry，IUPAC)所接受。在活性炭中這三類大小不同的孔隙是互通的，呈樹(shù) -大孔狀結(jié)構(gòu)。
活性炭的孔道結(jié)構(gòu) 通過(guò)高分辨透射電子顯微鏡研究表明，活性炭中的微孔是活性炭微晶結(jié)構(gòu)中彎曲和變形的芳環(huán)層或帶之間的具有分子尺寸大小的間隙?？紫兜男螤钍切螒B(tài)各異的，使用不同的研究方法發(fā)現(xiàn):有些是一端封閉的毛細(xì)管孔或兩端敞開(kāi)的毛細(xì)管孔，有些孔隙具有縮小的入口(瓶狀孔)，還有一些是兩平面之間或多或少比較規(guī)則的狹縫狀孔、V形孔等。
杜比寧分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附，但在活性炭中，由于它的比例很小，所以大部分作為通路供吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附部位，但它可以決定吸附速率，因此在實(shí)際應(yīng)用中也是很重要的。過(guò)渡孔在很多情況下和大孔相同，也是作為吸附質(zhì)的通路從而支配吸附速率，但是過(guò)渡孔的作用卻不是單純的，它還可以作為不能進(jìn)入微孔的大分子的吸附部位?；钚蕴康奈阶饔么蟛糠质峭?br/>
活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積大，選擇性吸附能力強(qiáng)的碳材料。在一定的條件下，對(duì)液體或氣體中的某一或某些物質(zhì)進(jìn)行吸附脫除、凈化、精制或回收，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精制和環(huán)境的凈化。Rapheal von Ostrejko 于1900年申請(qǐng)了英國(guó)專利B.P.14224和B.P,18040，研究開(kāi)發(fā)了CO:或者水蒸氣活化反應(yīng)生產(chǎn)具有吸附能力的活性炭，并且成功應(yīng)用于防毒面具中。1911年，奧地利的Fanto公司和荷蘭Norit公司生產(chǎn)糖液脫色用粉狀活性炭，時(shí)至今日，活性炭已廣泛應(yīng)用于軍工、化工、食品、輕工、醫(yī)藥、制藥、環(huán)保和水處理等工業(yè)和生活的各個(gè)方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，活性炭已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、生態(tài)環(huán)境和人們生活中不可或缺的炭質(zhì)吸附材料
活性炭主要是以木炭、木屑、各種果殼(椰子殼、杏殼、核桃殼等)、煤炭和石油焦等高含碳物質(zhì)為原料，經(jīng)炭化活化而制得的多孔性吸附劑?；钚蕴炕旧鲜欠墙Y(jié)晶性物質(zhì)，它由微細(xì)的石墨狀結(jié)晶和將它們聯(lián)系在一起的碳?xì)浠衔锊糠謽?gòu)成。其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予活性炭所特有的吸附性能[]活性炭的主要特征和用途
一、物理結(jié)構(gòu)與分類
物理結(jié)構(gòu)
活性炭的基本晶體結(jié)構(gòu)活性炭是以碳為主要成分的吸附材料、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既不像石墨，金剛石那樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu)，又不像一般炭化物那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為活性炭是由類似石墨的碳。
活性炭活化溫度的影響
活化溫度是指活化時(shí)活化料的高溫度，是活性炭孔性能的重要影響因素之一。Saka 等[33]采用氯化鋅法活化橡子殼制備活性炭發(fā)現(xiàn)，在活化溫度分別為300℃、400℃、500℃和600℃時(shí)，得到活性炭的比表面積分別為98㎡801m2/g、988m2/g和1289m2/g。Sayg山等[34]采用葡萄工業(yè)加工剩余物為原料，以氯化鋅活化法制備了活性炭，研究表明活化溫度由400℃升到600元比表面積SBET、總孔隙體積Vr、中間層次的孔隙體積Vmes、平均孔徑D,別由819.40m2/g增加至1455m/g，0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%，2.71nm增加至6.81nm，但微孔容積Vme由25.36%降低至5.39%。由以上分析可知，氯化鋅法活性炭制備的較佳溫度為600℃，過(guò)高的話化溫度會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)生成的孔塌陷，且氯化鋅的揮發(fā)量也會(huì)增加，不僅造成活就劑的浪費(fèi)，生成成本提高，還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
活化時(shí)間的影響
活化時(shí)間是指一定的活化溫度下的保溫時(shí)間，是活性炭質(zhì)量的重要影響素之一。Saygh等[35]采用番茄工業(yè)加工剩余物為原料，以氯化鋅活化法制備了活性炭，研究表明活化時(shí)間由0.5h升到1h，SBET、VT、V、D,分融522m2/g增加至1093m2/g，0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%，5.02nm 增加至5.92nm，但隨著活化時(shí)間的延長(zhǎng)，由于已生成孔幕幕
在活性炭的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常使用的活化氣體是以CO2、HO和O,為主要成分的煙道氣。H:O與碳的吸熱反應(yīng)可有效防止碳與O:反應(yīng)時(shí)溫度急膜升高而產(chǎn)生局部過(guò)熱的現(xiàn)象，反過(guò)來(lái)碳與0:的反應(yīng)又可以維持活化溫度，因此只要混合氣體里各成分比例合適，便可以有效地穩(wěn)定活化溫度，使活化反應(yīng)均勻進(jìn)行。此外也有觀點(diǎn)認(rèn)為原料中含有不同的活化位點(diǎn)，這些活化位點(diǎn)對(duì)于不同的活化氣體的反應(yīng)活性也不一樣，有的更易與水蒸氣反應(yīng)，有的更易與 CO:反應(yīng)，因此采用混合氣體更有利于制備活性炭。但值得注意的是有研究表明原料中若鉀含量較高則會(huì)在含氧的混合氣體中發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)而不是活化，這是因?yàn)榘ㄢ浽趦?nèi)的一些金屬化合物對(duì)于氣體活化有催化加速作用。、超臨界活
超臨界水是指氣壓和溫度達(dá)到一定值時(shí)，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時(shí)的水。此時(shí)液態(tài)水和氣態(tài)水沒(méi)有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的液體。超臨界水具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性和廣泛的融合能力。西班牙學(xué)者Salvador等用超臨界狀態(tài)水(T。374℃，p.=22.1MPa)取代水蒸氣對(duì)木炭、煤、果殼等原料進(jìn)行了活化處理，發(fā)現(xiàn)超臨界水的活化效果優(yōu)于水蒸氣，例如反應(yīng)速率提升，活化更均勻[4)。然而超臨界水與碳反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)選擇性及造孔機(jī)理等到目前為止均未有深入的研究，蔡瓊等以酚醛樹(shù)脂為原料，對(duì)比了超臨界水和水蒸氣活化效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超臨界水活化利于中孔的大量形成，而水蒸氣則利于微
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