活性炭具有吸附分離的作用，利用活性炭作為吸附劑具有較強的脫除痕量物質(zhì)的能力和良好的選擇性，能把把結(jié)構(gòu)類似、物化性質(zhì)接近的物質(zhì)分開。

吸附分離過程在石油、化工、冶金、食品和醫(yī)藥等行業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用，在保護環(huán)境、控制污染方面也發(fā)揮著越來越重要的作用，吸附分離日益成為完整、獨立的單元操作。

活性炭是一種具有高度發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu)和極大內(nèi)表面積的人工炭材料制品， 達 通常其孔容積達 0.2 ～1.0 cm 3 /g 、 比積 表面積 400 ～1000 m 2 /g。 吸附作用是活性炭的最顯著的特征之一 ， 它可以從氣相或液相中吸附各種物質(zhì)。

活性炭的特性

高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的內(nèi)表面積；

表面上含有( 或可附加上) 多種官能團( 以增加活性點) ；

具有催化性能；

性能穩(wěn)定，可在不同溫度、酸堿度中使用；

可以再生

近乎“萬能”的活性炭得到日益廣泛的應(yīng)用

傳統(tǒng)應(yīng)用－ 食品和醫(yī)藥脫色、除味，防毒面具

大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用： 有機合成工業(yè)中作為催化劑和載體

溶劑的精制、回收與分離

防除原子能設(shè)施放出的放射性物質(zhì)…

近年來在環(huán)境保護方面：

凈化給水、污水處理

凈化空氣并除去生產(chǎn)中排出的有害氣體

綠色存儲電源： 超級電容器

目前世界活性炭年消費量超過120 萬噸

年增長速度 ～15%

西方部分發(fā)達國家 量 環(huán)保人均活性炭年需求量 300 －400 克

吸附法工業(yè)有機廢氣凈化

活性炭選型的原理

決定活性炭應(yīng)用性能的主要因素如下：

孔結(jié)構(gòu)： 孔形狀、尺寸及分布

表面化學(xué)： 表面官能團的種類與數(shù)量

無機質(zhì)含量： 灰分、特別是成色離子、某些重金屬含量

形狀： 應(yīng)用途徑要求活性炭具有球、蜂窩、波紋等特殊形狀

強度

活性炭的吸附作用絕大部分是由微孔進行的，

吸附量的大小受微孔量的多少支配

大孔和中孔的作用不能忽視

只有少數(shù)微孔直接通向活性炭顆粒的外表面，在絕大多數(shù)情況下，活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)主要按下列方式排列：

大孔直接通向顆粒的外表面;

過渡孔是大孔的的分支;

微孔又是過渡孔的分支

微孔的吸附作用應(yīng)以大孔的通道作用和中孔的過渡作用為條件

活性炭孔結(jié)構(gòu)的特異性意義

吸附過程中，吸附劑的孔徑與吸附質(zhì)分子或離子的幾何尺寸要匹配， 只有吸附質(zhì)分子或離子能進入、充填的孔隙才是有效的孔隙，有效孔隙所對應(yīng)的孔徑分布（ 可幾孔徑 ）－  對吸附劑利用率最高的孔徑與吸附

質(zhì)分子直徑的比值是1.7 ～3.0，不同吸附質(zhì)的尺寸不同 ，對活性炭孔的要求各異。

活性炭的表面化學(xué)

活性炭表面的氧化物及有機官能團( 如羧基 、羰基、羥基、內(nèi)酯等)能使活性炭同時具備特殊的表面化學(xué)特性，這又賦予活性炭以特殊的化學(xué)吸附性能

活性炭表面含氧官能團： 酚羥基、羧基、內(nèi)酯基、羰基、酸酐等

含氮官能團可能存在形式： 酰胺基、酰亞胺基、乳胺基；類吡咯基、類吡啶基

活性炭表面性質(zhì)的意義

活性炭的各種用途對其表面官能團種類與數(shù)量的要求不同

VOCs 凈化用活性炭的類型 （根據(jù)用途和吸附工藝劃分）

油氣回收用顆?；钚蕴?/p>

溶劑回收用顆?；钚蕴?/p>

低濃度廢氣吸附濃縮用蜂窩狀活性炭

油氣回收用活性炭的孔隙特征與指標(biāo)要求

降壓( 抽真空) 解吸,  需要“中孔 (>2nm)  活性炭”

溶劑回收用活性炭的孔隙特征與指標(biāo)要求

采用水蒸氣置換再生時,  再生速度較快,  需要較多的  “亞微孔” ( 1.5 ～2.0nm)  以及部分“中孔” (> 2nm);

當(dāng)采用熱空氣或氮氣吹掃再生時, 

蜂窩狀活性炭的指標(biāo)要求

蜂窩活性炭用于低濃度VOCs 的吸附濃縮工藝；

摻加了一定量的粘合劑 ( 黏土、高嶺土、海泡石等) 擠壓成型；

目前市場上的蜂窩炭的比表面積一般在 400-600m2/g ；

吸附速度和脫附再生速度都較慢,  只適用于低濃度的VOCs

結(jié)語

由于具有獨特的結(jié)構(gòu)性能，活性炭在環(huán)境保護領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，且范圍日益擴大；

作為最為經(jīng)典的氣體凈化技術(shù)， 吸附凈化法是目前工業(yè)有機廢氣治理的主流技術(shù)之一，可單獨用于VOCs凈化、也是各種組合治理技術(shù)的基本構(gòu)成；

活性炭是吸附凈化的常用、核心材料，其作用發(fā)揮的前提是選擇了適宜的活性炭。

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