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1、随班进修的学生按此执行成绩评阅人中国矿业大学工程硕士专业课（课外考核）作业封面学号GS10040009姓名王丹工程领域化学工程课程名称碳质吸附剂及吸附分离技术任课教师张双全任课教师规定截止交作业时间：2011年12月31日工程硕士研究生交作业时间：2011年12月28日研究生院培养管理办公室印制15百手起驾整理为您随班进修的学生按此执行活性炭的制备及其应用【摘要】：简述活性炭的性质及制备方法并利用其性质介绍活性炭的应用范围【关键词】：活性炭制备18世纪末,人们首次发现了木炭具有吸附能力,这一发现
2、导致木炭于1794年在英国精制糖厂首次获得工业应用。随后人们发现用各种原料制成的炭中,椰壳炭具有最出色的吸附性能,且质地致密而坚固,在一战中用于防毒面具,是当时能得到的唯一的高级吸附剂。1900年,奥斯特雷杰科(Ostrejko)发明了氯化法生产活性炭的工艺,开辟了活性炭生产的现代工艺途径。随着化学工业的迅速发展,活性炭的研究和应用,得到了很大的提高。现在,活性炭作为一种孔隙发达的炭质材料,已经广泛用于分离,精制,催化剂,试剂回收及其他,特别是在公害治理方面正得到广泛的应用。目前,国外普遍认为制
3、造活性炭的最好原料是椰子壳,其次是木屑,木炭,再其次是煤,石油沥青,泥煤。但由于木质材料资源有限,且成本较高,在环保意识日益增强提高的情况下,人们不主张用木材或木材产品(木炭)作为原料来生产活性炭。因此,以来源和产量稳定,价格低廉的煤(最好是含碳丰厚的粗泥煤),煤焦,石油焦或沥青焦,或其它炭质材料为原料来生产活性炭，应是当前活性炭生产研究的主要方向.活性炭是具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和优良的吸附性能的含碳物质。它具有吸附、催化、物质在其孔隙内的积聚、保持和碳及其基团同其他物质的反应能力等
4、,并保持物理、化学上的稳定性。此外,活性炭不溶于水和其他绝大部分溶剂。除了高温下同氧接触,同臭氧、氯、重铬酸盐等强氧化剂反应外,在诸多实际使用条件下都极为稳定。能在广泛的pH值和多种溶剂、高温、高压下使用,15百手起驾整理为您随班进修的学生按此执行还能去除放射性物质,以及改善或去除航天、深潜装置中的空气、水的密闭系统中短时间的性能恶化。活性炭在几乎所有的领域都获得了广泛的应用。一、活性炭的种类及特性1、活性炭生产的材质用于活性炭生产的主要原材料可分为以下5大类:a植物性原料,如木材、锯末、果核、
5、果壳、棉花秸、糠醛渣、蔗糖渣等;b矿物原料,如各种煤和石油残渣等;c各种废弃物,如动物的骨头和血,工业上废旧塑料、各种橡胶废品等;d合成纤维材料,如聚丙烯等;e有机纤维材料,如聚丙烯腈纤维、粘胶丝、沥青纤维等。根据生产所用的材质,目前国内主要的活性炭品种有木质活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭和活性炭纤维等。2、活性炭的吸附特性活性炭与炭黑、石墨一样同属不定型物质,但它有着自身的特点。活性炭的各种应用也主要是基于这些特性开发出来的。活性炭是疏水性非极性吸附剂,能选择性地吸附非极性物质。活化方法对活性
6、炭的孔隙大小有很大的影响。孔径大小不同的孔隙,能吸附分子大小不同的物质。活性炭同时具有大量的微孔,因而比表面积很大,吸附力也大。影响活性炭选择性吸附的重要因素还有活性炭的表面化学性质。此外,由于其表面和表面化合物以及灰分等的作用,活性炭具有良好的催化活性。活性炭之所以能得以广泛使用,也归功于其稳定的化学性质。它能耐酸、耐碱、耐高温,不溶于水和其它溶剂,能在水溶液和许多溶剂中使用。活性炭的另一特性是它经使用失效后,可用各种方法再生,以多次用于生产。二、活性炭的结构与性能活性炭通常被认为是无定形碳，
7、X射线衍射分析表明，15百手起驾整理为您随班进修的学生按此执行它的结构中含有石墨微晶,这些微粒是尺寸为1～3nm的结晶。目前活性炭又被认为是属于微晶类碳系,根据里利(Riley)的X射线分析数据，除了石墨晶粒外，活性炭还含有一到二三个无定形碳,并且还含有杂原子,譬如说，氧原子。由石墨晶粒和无定形碳所构成的多相物质决定着活性炭独特的结构。杜比宁(Dubinin)分类中大孔的内表面能发生多层吸附，但在活性炭中,由于它的比例很少，所以大部分只起着作为被吸附质分子进入吸附部位的通路作用。但它作为支配吸附
8、速度的因素，在实际应用中也是很重要的。过渡孔的作用不是单纯的，在许多情况下和大孔作用相同,作为被吸附质的通路而支配着吸附速度。并且对不能进入微孔的大分子也起着吸附部位的作用。活性炭的吸附作用大部分是由微孔进行的,吸附量受微孔的支配。微孔的生成，对应于微量的重量损失就能形成非常大的比表面积。1、比表面积因为吸附是在固体表面上发生的现象,所以可以认为,比表面积是表示吸附能力的重要因素。比表面积的测定方法很多，常用的是BET法，此外还有液相吸附法，润湿热法，类似气相色谱机理的流通法，另外，通过X射线小
