污水過濾【【活性炭】】孔隙結構及碘值的區分概念

http://www.gydfjs.com  由于污水過濾活性炭有豐富的孔隙結構，形成了污水過濾活性炭巨大的比表面積，使污水過濾活性炭具有吸附氣體和液體分子的能力，因此污水過濾活性炭的孔隙結構對污水過濾活性炭的吸附性能有非常重要的影響。作為多孔吸附劑的污水過濾活性炭基本上是非結晶性物質，它是由微細的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳氫化合物部分構成的，其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予污水過濾活性炭所特有的吸附性能。

污水過濾活性炭碳原子具有2s2 、 2p2兩種價電子，化學結合時形成sp、 sp2、sp3三種混合軌道。特別是構成污水過濾活性炭的基本結構單元的結構，是由sp2雜化軌道所形成的、結合角為120°的平面的一種二元格結構。由這樣排列的碳原子所形成的基底面規則性地積層結構所構成的三元結晶稱為石墨[3]。但是，構成污水過濾活性炭孔壁的碳索固體雖然叫做污水過濾活性炭石墨狀微晶，二元格子卻沒有采取石墨那樣規則性的積層結構，而形成是亂層結構，即污水過濾活性炭內部碳結構不存在嚴格意義上的三元性規則結構。

活性炭結晶的本來定義是原子具有三元空間性規則排列結構的固體，污水過濾活性炭孔壁中的固體并非由純粹的晶態石墨組成。通常所有的碳質吸附劑都屬于非石墨化碳。由于污水過濾活性炭為非晶質固體，其孔隙的成因、起源、形狀以及細孔間結構的千差萬別，因此，使得對非晶質固體炭吸附材料的孔隙解釋非常困難。

污水過濾活性炭具有的吸附性能主要決定于其多孔性結構。污水過濾活性炭中具有各種孔隙，不同的孔徑能夠發揮出與其相應的機能。國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC 1972)依據不同尺寸孔隙中分子吸附的不同，將孔分為三類：u'〉50mn的為大孔；2mn<w<50nm的為中孔；u;<2mn的為微孔。但實際上這樣的劃分帶有相當的主觀性和武斷性，因為吸附過程或填充過程不僅依賴于孔隙形態，而且受吸附質性能以及吸附質-吸附劑間相互作用的彫響。

活性炭的孔結構和孔形狀對于吸酎都有很大影響，微孔碳結構中存在的幾種孔隙：開孔型、部分閉孔型和間充籠型。如圖1-1所示C4，5]。由于特殊的碳結構.使得碳質吸附劑的孔隙具有狹縫型的特征，這與其他類型吸附劑的孔隙有明顯的區別：如苯分子（一種片狀分子）可以被孔隙尺寸為0.4nm的炭分子篩（Carbon Molecular Sieve, CMS)吸附而不被孔隙尺寸為0. 4nm的沸石所吸附；CMS烷（這兩種分子將不能進人狹縫型孔隙）。圖1-,2比較了碳質吸附劑的孔隙與沸石孔隙的差異,按照分子尺度和吸附劑之間的關系所劃分的吸附狀態主要有4種。

① 活性炭分子尺度〉細孔直徑時，因分子篩作用，分子無法進人孔隙，故不起吸附作用；
② 活性炭分子尺度約等于細孔直徑時，分子直徑與細孔直徑相當，吸附劑對吸附分子的捕捉能力非常強，適于極低濃度下的吸附！
③ 活性炭分子尺度<細孔直徑時，吸附質分子在細孔內發生毛細凝聚,吸附量大;
④ 活性炭分子尺度《細孔直徑時，吸附的分子容易發生脫附，脫附速度快，但低濃度下的吸附量小，
   活性炭通常研究的微孔污水過濾活性炭吸附劑的微孔的實際尺度應與氣相吸附分子尺度相當或小于微孔徑。
 

污水過濾活性炭孔隙結構及碘值的區分概念

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