环保废气治理工程:活性炭吸附
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更新时间:2017-02-14 13:32:32
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环保废气治理工程吸附活性炭吸附的特性不但取决于其孔隙结构,而且取决于其表面化学性质——表面的化学官能团、表面杂原子和化合物。不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质有明显的吸附差别。在活化过程中,活性炭的表面形成大量的羟基、羧基、酚基等含氧表面络合物,不同种类的含氧基团是活性炭上的主要活性位,它们能使活性炭的表面呈现微弱的酸性、碱性、氧化性、还原性、亲水性和疏水性等。这些构成了活性炭性能的多样性,同时影响活性炭与活性组分的结合能力。一般而言,活性炭表面含氧官能团中的酸性化合物越丰富,吸附极性化合物的效率越高;而碱性化合物较多的活性炭易吸附极性较弱的或非极性的物质。
目前,为增强活性炭的吸附能力,常常对其进行改性处理。通过化学氧化、还原以及负载等改性方法可使活性炭表面的化学性质发生改变,增加酸、碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质,或通过增加特定的表面杂原子或化合物来增强对特定吸附质的吸附。
1、活性炭中的C-C键是非极性键,活性炭分子可看成非极性的; 活性炭表面虽然也存在羧基、羟基等极性键,但相对于C-C键而言少得多。
2、水为极性分子,气体大部分为非极性分子。“相似相容原理”运用到这里的话,可理解为:活性炭对非极性的气体和非极性杂质的吸附作用更强,而对水等极性分子的吸附作用较弱。(活性炭对极性分子的吸附主要通过活性炭表面极性键)
3、水溶液中的水分子有个很特殊的性质:氢键。水分子间通过氢键相互结合,氢键的强度非常大;水分子-水分子作用力>>活性炭-水分子作用力。
4、环保废气治理工程-活性炭置于水溶液时:水分子之间通过氢键相互吸引,使非极性杂质分子和活性炭被相对孤立;活性炭通过吸附杂质分子来减低表面过剩的自由能。(活性炭内部的C分子受到四面八方的力,受力均衡;而活性炭表面C分子只受到内部的力,受力不平衡,合力指向内部,故活性炭有吸附外界分子来平衡内部力的趋势,从而附近的分子在活性炭表面富集。)
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