活性炭孔隙结构的形态详解

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2019-05-14 09:26:18
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活性炭的孔隙是由于在活化过程中,无定形炭的基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序炭(有时也从基本微晶的石墨层中除去部分碳)之后产生的孔隙。 因制备活性炭的原料、炭化及活化的过程和方法等不同,所以形成的孔隙形状、大小和分布等也不同。 1960 年杜比宁把活性炭的孔分为大孔(孔径大于50nm )、中孔(或称过渡孔,孔径在2一50nm之间)和微孔(孔径小于2nm )三类,这个方案己被国际纯化学和应用化学学会所接受。
在活性炭中,这三类大小不同的孔隙是互通的,呈树状结构,如下图所示:
活性炭的孔隙结构
通过高分辨透射电子显微镜的研究表明,活性炭中的微孔是活性炭微晶结构中弯曲和变形的芳环层或带之间的具有分子尺寸大小的间隙。使用不同的方法研究发现:有些孔隙具有缩小的入口(瓶状孔),有些是两端敞开的毛细管孔或一端封闭的毛细管孔,还有一些是两平面之间或多或少比较规则的狭缝状孔、V形孔等。杜比宁分类中大孔的内表面能发生多层吸附,但在活性炭中,由于它的比例很少,所以大部分只起着作为被吸附质分子进入吸附部位的通道作用,但它作为支配吸附速度的因素,在实际应用中也是很重要的。过渡孔的作用不是单纯的,在很多情况下和大孔相同,也是作为吸附质的通路从而支配吸附质速度,同时,对于不能进入微孔的大分子也起着吸附部位的作用。活性炭的吸附作用大部分是由微孔进行,吸附量受微孔支配。微孔的生成,对应于微量的重量损失就能行成非常大的比表面积。
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