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活性氧化鋁球是具有很多毛細管道的白色球粒,有很多毛細孔通道,這些孔道的表面有較高的活性,能對氣體,蒸汽,液體的水份具有選擇吸附本領。活性氧化鋁適用于多種氣體和液體的干燥,在石油、化肥、化工等許多反應過程中用作吸附劑、干燥劑、催化劑及其載體。各品種活性氧化鋁:催化劑載體用氧化鋁,極其穩定的催化劑載體,本身也可作催化劑使用?;钚匝趸X球除氟劑:用物食用水的脫氟處理,吸氟容量為2.1mg/g。雙氧水專用型:用于雙氧水工作液的凈化。
在發現了活性氧化鋁催化劑的神奇作用后,科學家們就一直致力于對催化作用的原理進行研究。對催化作用實質的認識,不僅有助于人們完善催化理論,更重要的是在實踐中幫助人們尋找更高效率、更廉價、更易獲得或制得的催化劑,改進、改善許多化學工業生產過程。
催化反應的原理,也就是關于催化劑是怎樣“工作”的,是一個比較復雜的問題,甚至有些疑問目前還沒有完全弄清楚,或者是科學家尚未達成共同的認識。
科學家們經過長期的研究發現,各種不同的化學反應的速度是不相同的。有些化學反應的速度很快,在一瞬間就能完成。而有些化學反應速度卻很慢。那么,究竟是什么導致了化學反應速度的差異呢?
科學家們認為,化學反應得以進行的先決條件是反應物分子間必須發生碰撞。不過,并不是反應物分子間的每一次碰撞都會發生化學反應,事實上,一般情況下只有少數的碰撞會導致反應的發生,而更多數的碰撞并不發生反應,是無效的??茖W家們把能發生反應的碰撞稱之為有效碰撞。能發生有效碰撞的分子的能量要比一般分子的能量高。這些能量較高的、碰撞時能發生化學反應的分子稱為活化分子,就好比那些原先就能翻越高山而出村的年輕人。科學家們研究發現,在一定溫度下,活化分子百分數越大(即所有分子中活化分子所占的比例越大),化學反應的速度就越大,化學反應就進行得快。反之,活化分子百分數越?。此蟹肿又谢罨肿铀嫉谋壤叫。瘜W反應的速度就越小,化學反應就進行得慢。
活化分子的能量高于非活化分子,科學家們把活化分子的平均能量與所有分子的平均能量的差值,稱為活化能。由此我們可以想見,在一定溫度下,如果一個化學反應的活化能越大,則意味著活化分子百分數就越?。ㄔO想,如果山越高的話,那么翻越過這座山所需花費的精力和體力就越大,很顯然,能翻越過山的人就越少),其結果是這個化學反應的速度就越小。反之亦然。
要增大活化分子百分數,除了升高溫度以外,還有其他辦法嗎?你不必絞盡腦汁,因為“愚公”已經找到了解決辦法。在一個化學反應中,使用了催化劑后,能有效地降低化學反應的活化能,從而增大活化分子百分數,顯著地加快了化學反應的速度。(這就相當于愚公的“另辟蹊徑”,開掘了一條從較低山上通過的山路,于是更多體能較差的人也能翻越而過)
所以,我們不難發現,活性氧化鋁催化劑使化學反應速度加快的根本原因是催化劑能降低化學反應的活化能,增大活化分子百分數,最終實現化學反應速度的增大。
其實,類似的例子在我們生活中比比皆是。在一次期中考試中,班級里大部分同學都不及格,只有少數平時學習成績優異的學生才考及格。那么,在期末考試時,要想讓更多的同學能夠考及格(類似于增大活化分子百分數),一個辦法是通過大量補習和復習,使學生們對知識掌握的水平能夠提高(類似于升高溫度),從而更多的人能順利通過考試;另一個辦法則更簡單,只要期末考試試卷出得簡單些就行了(類似于使用催化劑后降低了化學反應的活化能),這樣也能保證更多的學生能考及格。你看,催化反應并不神秘,其實,很多科學現象所蘊涵的科學道理和知識,是和我們生活中的許多經驗和常識相通的。
你看,關于催化作用原理的問題,就這樣被“破解”了。其實,催化作用的原理,是由許多科學家經過異常艱苦的研究,在總結大量事實經驗的基礎上形成的。得益于前人的工作,我們今天能深入地理解催化原理;而關于催化原理中一些尚未研究透徹的問題,還有賴于科學家們更深入的研究。
果殼活性炭吸附能力的強弱不但取決于它的孔隙結構,而且取決于其表面化學性質,表面化學性質決定了果殼活性炭的化學吸附。表面化學性質的不同對果殼活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學性質等都會產生很大的影響。因此果殼活性炭的表面化學性質的研究也受到了人們的高度重視。
由于碳固體表面原子不飽和性的存在,它們將以化學形式結合碳成分以外的原子和原子基團,形成各種表面功能基團,因而使果殼活性炭產生了各種各樣的吸附特性。果殼活性炭中主要存在的、對其吸附性能產生有影響的化學基團主要是含氧官能團和含氮官能團?! ?/p>
含氧官能團的來源一般為原料的炭化不完全或者是在活化過程中果殼活性炭與活化劑進行化學反應結合在表面上而形成的。Boehm等[14]經過研究指出:在果殼活性炭材料表面可能存在下面含氧官能團:羧基、酸酐、酚羥基、羰基、醌基、內酯基、乳醇基、醚基。Kienle等[15]已經成功地測定了這些官能團的化學結構。
表面化學性質的改性
果殼活性炭材料的表面化學性質改性就是指通過一定的方法改善果殼活性炭材料表面的官能團及其周邊氛圍的構造,使其成為特定吸附過程中的活性點,可以控制其親水/憎水性能以及與金屬或金屬氧化物的結合能力。目前,果殼活性炭表面化學性質的改性主要在氧化改性、還原改性和負載金屬改性等方面進行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當的條件下利用合適的氧化劑對果殼活性炭材料表面的官能團進行處理,從而提高表面含氧官能團的含量,增強表面對極性物質的吸附能力。目前的熱點主要集中在通過氧化提高表面酸性基團上,特別是通過HNO3等氧化劑對果殼活性炭表面進行氧化改性,提高表面酸性氧化物的含量,從而相應提高其親水性即極性?!?/p>
果殼活性炭等采用硝酸對酚基合成炭進行處理。結果表明:處理后的果殼活性炭對三鹵甲烷(THMs)的吸附性能大幅度提高。
果殼活性炭等采用硝酸、次氯酸和氨對果殼活性炭進行改性處理。HNO3是最強的氧化劑,可產生大量的酸性表面基團,而次氯酸的氧化性比較溫和,可調整果殼活性炭的表面酸性至適宜值。經氧化改性的果殼活性炭再經較低溫度下(200 ℃)的氨處理,可得到具有較強離子交換性能的堿性表面?! ?/p>
果殼活性炭等利用由橄欖石為原料制備的果殼活性炭進行硝酸和次氯酸鈉氧化改性。經DTP-MS檢測表明,氧化改性引入了大量的含氧官能團。使用原料果殼活性炭、氧化改性果殼活性炭和經除氣處理的改性果殼活性炭對P-硝基酚(PNP)進行吸附實驗。結果表明,在低濃條件下具有很好的吸附效果。經分析表明對于苯酚取代物,果殼活性炭表面羰基官能團是首要的化學吸附位。
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