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粉狀活性炭吸附理論
1.粉狀活性炭表面的吸附作用按吸附作用力性質的不同可將粉狀活性炭表面的吸附分為物理吸附和化學吸附。發生物理吸附主要是因分子間作用力范德瓦爾斯力的作用,這種引力是由分子或原子中電子的瞬間不對稱偶極(激發偶極)產生的。在該吸附過程中被吸附分子和吸附劑表面組成都不會改變。而化學吸附時吸附分子和吸附劑表面間有某種化學作用,即它們之閬有電子的交換、轉移或共有,從而可導致原子的重排、化學鍵的形成或破壞?;瘜W吸附一般發生在像邊緣不飽和碳原子等活性位上,于是存在固定的吸附位,而且被吸附分子不能沿表面移動,物理吸附通常進行得很快,并且是可逆的,被吸附的氣體在一定條件下,在不改變氣體和固體表面性質的狀況下定量脫附。
粉狀活性炭物理吸附是放熱過程,其吸附熱與氣體的液化熱接近。氣體的物理吸附與氣體液化過程相似,故只有在臨界溫度以下才能發生,且通常在較低的溫度(如吸阱質氣體的沸點附近)時可顯著進行?;瘜W吸附常是不可逆的,所以解析困難,并常伴有化學變化的產物析出,化學吸酎的吸附熱與化學反應熱相近,大多仍為放熱過程?;瘜W吸附速度與化學反應類似,霱要活化能的化學吸附常需在較高溫度下才能以較快的速度進行。
粉狀活性炭物理吸附與化學吸附的一般特點和主要區別總結在表1-1[22]中。但常有例外情況,如在粉狀活性炭吸附的化學吸附中只有較少一部是活化吸附,吸附分子與固體表面形成了表面化學鍵,另有相當一部分是非活化的,是從物理吸附向活化吸附的過渡態[23]。這時固體表面的吸跗力比范德瓦爾斯力要大一些,但比分子的離解力要弱得多。在微孔固體上物理吸附有時因擴散速度悝而使吸速度很慢.在實際的吸跗過程中,兩類吸附有時會交替進行。如先發生單層的化學吸阱,而后在化學吸附層上再進行物理吸附[24],因此,欲了解一個吸阱過程的性質,常要根據多種性質進行綜合判斷。
2.氣體吸附等溫線的基本類型當溫度一定時,表示吸附量與平衡壓力的關系為吸附等溫線。吸附理論大都建立在吸附等溫曲線上,吸附等溫線是有關吸附劑孔結構、吸附熱以及其他物理化學特性的信息源。通過吸附曲線可對吸阱劑的吸酎性能加以細致的研究。根據大量的氣體吸附實驗結果將眾多的吸附等溫線分為六種(IUPAC分類)[24],如圖1-5所示。對于具有很小外表面積的微孔吸附劑其吸附表現為I型吸附線,I型吸附線與分壓P/P0=1線呈凹型且以形成一平臺為特征,平臺呈水平或接近水平狀,隨著飽和壓力的增大,吸附等溫線或者直接與P/P0=1線相交或表現為一條"拖尾"。


