活性炭
一、活性炭的概述
活性炭是黑色无定形粒状物或细微粉末。无臭。无味。无砂性。不溶于任何溶剂。对各种气体有选择性的吸附能力,对有机色素和含氮碱有高容量吸附能力。每g总表面积可达500~1000m2。相对密度约 1.9~2.1。表观相对密度约 0.08~0.45。
二、活性炭的分类
按原料来源分
1、木质活性炭
2、兽骨、血炭
3、矿物质原料活性炭
4、其它原料的活性炭
5、再生活性炭
按制造方法分
1、化学法活性炭(化学炭)
2、物理法活性炭
3化学-物理法或物理-化学法活性炭
按外观形状分
1、 粉状活性炭
2、颗粒活性炭
3、不定型颗料活性炭
4、圆柱形活性炭
5、球形活性炭
6、其它形状的活性炭
三、活性炭的用途
气体净化
例如:用活性炭从含有溶剂蒸气的空气中回收溶剂;用活性炭过滤法使空气脱臭;用于防毒面具和工业用呼吸器中,以防御毒物等。
气体分离
例如:从城市煤气中回收苯;从天然气中回收汽油、丙烷和丁烷;用于处理费托合成中的废气,以回收其中的烃类等。
液相吸附
例如:在制糖工业中用活性炭吸附法使糖液脱色;在化学工业中用活性炭使有机物质脱色;用活性炭净化电镀浴中的有机杂质,以保证电镀表面的质量及用于废水脱酚等。
四、活性炭的挑选技巧
碘值:碘值是活性炭的一个性能差数,果壳,竹炭,煤制的碘值都在几百,活性炭原料碘值从800,850,900,950,1000,1100mg/g等多种,吸附能力也不同!成本价格也不同!同碘值的活性炭也只有椰壳的效果最好。
用手掂重量:上面已经介绍过了,要想提高活性炭的吸附性能,只有尽可能多地在活性炭上制造孔隙结构,孔隙越多,活性炭越酥松,相对密度也就会越轻,因此好的活性炭手感上会比较轻,在同等重量包装的情况下,性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多。
看气泡:将一小把活性炭投入水中,由于水的渗透作用,水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中,迫使孔隙中的空气排出,从而产生一连串的极为细小的气泡,在水中拉出一条细小的气泡线,同时会发出丝丝的气泡声,十分有趣。这种现象发生得越剧烈,持续时间越长,活性炭的吸附性就越好。
看脱色能力:活性炭吸附能力的另一个表现就是脱色能力,活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的神奇能力,这其实就是因为活性炭吸附了有色液体里的色素分子的原因造成的。正因为活性炭的这种特性,被广泛应用于制糖工业领域中红糖变白糖的生产过程中。取两只透明杯子,在一只杯子里放入纯净水,然后滴入一滴红墨水(这里可以用任何一种便于观察但不改变水的性质的色素都可以,例如蓝墨水、打印机彩色墨水,但不能使用墨汁和碳素墨水),搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中留作对比样。将活性炭放入有色水中,数量应达到水的一半或更多,这样效果会比较明显,静置10―20分钟后与对比水样进行对照,在同等条件下,脱色效果越强说明活性炭吸附性越好。
活性炭虽然在外型和用途方面可以有许多品种,但活性炭有一个共同的特性,那就是“吸附性”。活性炭产生吸附性的原因就是因为它有发达的孔隙结构,就象我们所见到的海绵一样,在同等重量的条件下,海绵比其他物体能吸收更多的水,原因也是因为它具有发达的孔隙结构。但活性炭的这种孔隙结构是肉眼无法看见的,因为他们只有1×10-12mm―10-5mm之间,比一个分子大不了多少。活性炭孔隙发达的程度是难以想象的,若取1克活性炭,将里面所有的孔壁都展开成一个平面,这个面积将达到1000平方米(既比表面积为1000g/m2)!影响活性炭吸附性的主要因素就取决于内部孔隙结构的发达程度。
只有具备大量孔径略大于有毒有害气体分子直径的活性炭,才有极强的吸附能力。而要达到这一要求,对活性炭的材料选择和加工(造孔、活化)要求就极为严格。活性炭完全符合气相吸附,颗粒大小在20-40目,比表面积极大,内部空隙发达,密度小,手感轻,气泡现象剧烈,同样重量体积更大,可有效净化室内空气。能够吸附空气中的有味、有毒及各种有害气体,特别是对空气中的甲醛、苯系物、TVOC、CO(一氧化碳)、NH3(氨氧)、O3(臭氧)CL2(氯气)等有独特的吸附净化及催化的能力,广泛用于装修污染去除、过虑器和空调等设备中。
重要提示:目前消费者对活性炭认识还不够,往往把没有活化过的竹炭、木炭、椰壳炭等炭化料误认为是活性炭;其次把低吸附值的炭雕、普通活性炭看成是优质活性炭。所以选购时请加以区分,不要上当受骗。
五、影响活性炭吸附性能的元素
活性炭吸附剂的性质
其表面积越大,吸附能力就越强; 活性炭是非极性分子,易于吸附非极性或极性很低的吸附质;活性炭吸附剂颗粒的大小,细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
吸附质的性质
取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等
废水PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响,从而影响吸附效果。
共存物质
共存多种吸附质时,活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差
温度
温度对活性炭的吸附影响较小
接触时间
应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间,使吸附接近平衡,充分利用吸附能力。
六、活性炭的使用注意事项
1、使用前要清洗去除粉尘,否则这些黑色的粉尘可能暂时会影响水质的清洁度。但建议不要直接用新鲜的自来水冲洗,因为活性炭的多孔隙一旦吸附大量自来水中的氯以及漂白粉,在随后放置到过滤器中使用时对水质造成的破坏,相信勿需我多言。
2、靠平时简单的清洗,是无法将活性炭的多孔隙中堵塞的杂物清洁干净的。所以,务必定期更换活性炭,以免活性炭因“吸附饱和”而失去功效。且更换的时机最好不要等它失效以后再更换,如此方可确保活性炭能不断地把水族箱水质中的有害物质去除。建议每月更换1-2次活性碳
3、活性炭的处理水质的效率与其处理用量相关,通常为“用量多处理水质的效果也相对好”。
4、定量的活性炭被使用后,在使用初期应该经常观测水质的变化,并留意观测结果,以作为多长时间活性炭失效而更换的时间判断依据。
5、在使用治疗鱼病的药剂时,应该暂时将活性炭取出,暂停使用。以免药物被活性炭吸附而降低治疗效果。
七、活性炭的清洁与保养
活性炭的清洁
活性炭有吸附作用,吸附一些杂质、异味,所以平时并不需要怎么清洁。使用过一段时间后,放到太阳底下暴晒就可以达到清洁的作用,反复使用就可以了;直到活性炭变少了,就说明有消耗了。
活性炭的保养
活性炭如果使用了一定时间,其吸附能力会达到一个瓶颈,影响其功能作用,所以要定期将产品拿到阳光下暴晒,保持活性炭干燥,重复使用,达到延长产品使用寿命的效果。
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