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活性炭各种指标详解

来源:美源净水 时间:2016-12-16 点击次数:

    活性炭孔隙结构详解

    每每一克活性炭就可具有超过500㎡的表面积,达到1500㎡的表面积都是非常常见的。活性炭中的碳气凝胶虽然更加昂贵,但它具有更高的表面积,并且它一般都应用于许多的特殊领域。


    当我们在电子显微镜下,可以清楚的看出活性炭的高表面积结构。单个粒子是很复杂的,有不同的孔隙度;它可能存在许多区域,其中石墨类材料的平坦表面彼此平行的地方,彼此分开仅几纳米左右就许多的孔隙。这些微孔实现了吸附效果发生的极好条件,因为吸附材料可以同时与许多表面相互作用。吸附行为的测试通常在77K的高真空下用氮气进行,但是在日常条件下,活性炭通过从其环境吸附从100℃(212°F)的蒸汽中吸收液体水完全能够产生等同物,和大气的1 / 10,000的压力。

    詹姆斯·杜瓦,这位科学家就是杜瓦(真空瓶)命名,花了很多时间研究活性炭和发表了一篇关于对气体的吸附能力。在这篇文章中,他发现冷却到液氮温度下碳可以吸附大量的空气,然而大量的人只能回忆起碳重新加热和椰碳比的影响。他以氧气为例,其中活性炭通常吸附在标准条件下的大气浓度(21%),但如果碳首先冷却到低温,则释放出超过80%的氧气。

    物理上,活性炭结合材料由范德瓦尔斯力或伦敦色散力。

    活性炭不能与某些化学品很好地结合,其中包括醇,二醇,强酸和碱,金属和大多数的无机物,如锂,钠,铁,铅,砷,氟和硼酸。

    活性炭有很好地吸附碘值。碘容量,mg / g(ASTM D28标准方法试验)可用作总表面积的标识。

    一氧化碳这种气体不能很好地被活性炭吸附。这对于把活性炭用在过滤器中用的呼吸器、通风橱或其它气体控制系统的那些人应该特别注意,因为气体不容易被对人体器官所感知到,而且会对人体造成代谢和神经性的中毒。

    活性炭可以用作各种化学品的应用的基质,以改善某些无机(和有问题的有机)化合物如硫化氢(H 2 S),氨(NH 3),甲醛(HCOH),汞(Hg)和放射性碘-131(131I)。该性质被称为化学吸附。

活性炭碘值详解

    许多碳原子优先吸附小分子。碘值是表征活性炭性能的最基本参数。这是一个衡量活动水平(更高的数字表示更高程度的激活需要引证),经常报道在毫克/克(典型范围500 - 1200毫克/克)。它是衡量活性炭的微孔含量(0~20Å,或2 nm)的吸附的碘溶液。相当于900平方米/克至1100平方米/克的碳表面积。它是液相应用的标准测量。

    碘值定义为当残留滤液中的碘浓度为0.02正常值时,被一克碳吸附的碘的毫克数。基本上,碘值是孔中吸附的碘的量度,并且因此是所关注的活性炭中可用的孔体积的象征。通常,水处理碳的碘值范围为600至1100.通常,该参数用于确定使用中的碳的耗尽程度。然而,这种做法应谨慎看待,因为与被吸附物的化学相互作用可能影响碘的摄取,产生错误的结果。因此,仅仅如果已显示其不具有与被吸附物的化学相互作用,并且如果碘值和耗尽程度之间的实验相关性,则可以推荐使用碘值作为碳床的耗尽程度的量度已针对特定应用确定。

活性炭糖蜜详解

    一些碳更容易吸附大分子。糖蜜数或糖蜜效率是通过从溶液吸附糖蜜来测量活性炭的中孔含量(大于20或大于2nm)的量度。高糖蜜数表示大分子的高吸附(范围95-600)。焦糖dp(脱色性能)类似于糖蜜数。糖蜜效率以百分比(范围40%-185%)报告并且与糖蜜数(600 = 185%,425 = 85%)平行。欧洲糖蜜数(范围525-110)与北美糖蜜数成反比关系。

    糖蜜数量是衡量标准糖蜜溶液对标准化活性炭稀释和标准化的脱色程度的量度。由于颜色体的大小,糖蜜的数量表示潜在的孔体积可用于较大的吸附物种。由于所有孔体积在特定废水应用中可能不可用于吸附,并且由于一些吸附物可能进入较小的孔,因此对于特定应用,它不是特定活性炭价值的良好量度。通常,该参数可用于评价一系列活性碳的吸附速率。给定具有用于吸附的类似孔体积的两种活性碳,具有较高糖蜜数的活性碳通常具有较大的进料孔,导致被吸附物更有效地转移到吸附空间中


椰壳活性炭


活性炭单宁详解


    单宁是大和中等尺寸分子的混合物。具有大孔和中孔组合的碳吸附单宁。碳吸附单宁的能力以百万分之一的浓度(范围200ppm-362ppm)报告。

活性炭亚甲基蓝详解


    一些碳具有吸附中等尺寸分子(例如染料亚甲基蓝)的中孔(20至50或2至5nm)结构。亚甲基蓝吸附以g / 100g(范围11-28g / 100g)表示。

活性炭脱氯详解


    基于脱氯半衰期长度来评价一些碳,其测量活性炭的除氯效率。脱氯半值长度是将流动流的氯水平从5ppm降低至3.5ppm所需的碳的深度。较低的半值长度表示优异的性能。

活性炭表观密度详解

    活性炭的固体或骨架密度通常为2.0至2.1g / cm 3(125-130磅/立方英尺)。然而,大部分活性炭样品将由颗粒之间的空气空间组成,因此实际或表观密度将更低,通常为0.4至0.5g / cm 3(25-31磅/立方英尺)。

更高的密度提供更大的体积活性,通常表示更好质量的活性炭。

活性炭包


活性炭硬度/磨损数详解

    它是活性炭耐磨耗性的量度。它是活性炭的重要指标,以保持其物理完整性并承受反冲洗等产生的摩擦力。根据原料和活性水平,活性炭的硬度有很大差异。

活性炭灰分详解

    灰分降低了活性炭的总体活性并降低了再活化的效率。金属氧化物(Fe 2 O 3)可以从活性炭中浸出,导致变色。酸/水溶性灰分含量比总灰分含量更重要。可溶性灰分含量对于鱼友可能非常重要,因为氧化铁可以促进藻类生长。具有低可溶性灰分含量的碳应用于海洋,淡水鱼和礁石罐,以避免重金属中毒和过量的植物/藻类生长。

活性炭四氯化碳活性详解

    通过吸附饱和四氯化碳蒸汽测量活性炭的孔隙率。

活性炭粒度分布详解


    活性炭的粒径越细,表面积的通路越好,吸附动力学速率越快。在气相系统中,这需要考虑对抗压降,这将影响能量成本。仔细考虑粒度分布可提供显着的操作益处。然而,在使用活性炭吸附矿物如金的情况下,粒度应在3.35-1.4毫米(0.132-0.055英寸)的范围内。颗粒尺寸小于1mm的活性炭不适合用于洗脱(从活性炭中汽提矿物)。

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