活性炭有效吸附孔的测算.doc

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1、活性炭有效吸附孔的测算活性炭应用研究越来越受重视（1）。活性炭作为气相和液相吸附分离领域的传统吸附剂已应用了许多年。但关于它对特定吸附质的有效孔问题，虽经多年争论，目前仍无统一认识。有效吸附孔概念的提出，是基于如下的理论认识：在吸附分离技术实际应用时，活性炭对特定吸附质的富集实际处于动态过程中，孔宽度小于吸附质临界分子直径的那部分孔隙是无效孔，过宽的孔隙实际上只起到扩散通道的作用。只有孔宽度≥吸附质临界分子直径，≤特定尺寸的某一范围的孔隙才能吸持吸附质，是该吸附质的有效吸附孔。动态吸附平衡量表征了有效吸附孔的孔容积。我们在活性

2、炭变压吸附分离苯的工艺研究中，发现静态吸附法得到的孔分布结果可以与某些常规检测数据很好地关联，从而得到活性炭对某些特定吸附质有效吸附孔的孔径分布范围，似可用以指导活性炭的应用研究，尤其是用于特种活性炭吸附剂的孔分布设计。1、活性炭样品的制备和检测选用新华牌DX09活性炭，用小型活化炉在880～920℃水蒸汽深度活化。活化程度控制：在原DX09炭基础上再烧失45～50%wt.，总计获得深度活化的TDX09炭样品2.4kg。深度活化前后炭样分别编号为AC和ACT。用麦克公司MicromeriticsASAP2000M型自动吸附仪测

3、定试样的BET表面积，并用密度函数法（DFT法）数据处理软件获得试样的DFT微分孔宽分布。炭样的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值和四氯化碳吸附率的测定分别按GB/T7702.6-1997，GB/T7702.7-1997，GB/T7702.13-1997进行。2、结果与讨论2.1深度活化前后炭样分析结果样品的SBET、DFT法表面积、孔容积、碘值、亚甲基蓝值和四氯化碳吸附率检测数据见表1。样品DFT法孔隙宽度（以下称为孔径）～微分孔容见图1和图2。表1样品性能及孔结构检测结果样号碘吸附值mg/g亚甲蓝吸附值mg/gCCl4吸附率%SBE

4、Tm2/gDFT总孔容cm3/gDFT总比表面积m2/gAC962165661006.790.4509729.92ACT12491921041192.060.7609847.852.2深度活化前后活性炭孔径分布的变化从图1中分别量取、分段计算深度活化前后各孔径范围的微分峰累积面积，核算各孔径区段的累积微分孔容值，处理结果见表2和表3。关于用DFT法描述活性炭狭缝型孔结构的准确性，已被我们的研究工作证实，文献(2)(3)中已有详细论述。从表2数据可以看出，深度活化使活性炭0.5～1nm范围的微孔孔容减小了26.45%，1～50n

5、m范围的孔隙容积增大，尤其是孔径3～4nm的过渡孔孔容增加了四倍多。可见，煤质活性炭深度活化时，扩孔速度最快的是孔径3～4nm的过渡孔，其次是孔径4～50nm之间的过渡孔。表2各孔径区段微分孔容积数据处理结果孔径范围Nm炭样AC炭样ACT(△V2－△V1）/△V1×100微分峰面积△S1，mm2微分孔容积△V1，cc/g所占份额%微分峰面积△S2，mm2微分孔容积△V2，cc/g所占份额%0.5～1.0656.840.152032.07384.540.111813.69－26.451.0～1.4407.160.094319.8

6、8426.160.123915.1731.391.4～3.0712.680.165034.801112.800.323539.6196.063～4116.160.02695.67473.600.137716.86411.904～10112.000.02595.47292.880.085110.42228.5710～5043.120.01002.11119.440.03474.25247.00总计2047.960.4741100.002809.420.8167100.000.5～0.662.200.014429.930.0087

7、1.0～1.0578.000.018172.400.02101.05～2.0616.850.1428575.850.16741.4～2.0320.090.0741270.040.07852.0～2.8309.720.0717633.990.1843说明：表2中△V1=0.5mm·△S1·0.0004630cc/(g·mm)，其中0.5mm为图1中微分单峰间距的一半，0.0004630cc/(g·mm)为图1中纵座标的分度平均值；△V2=0.5mm·△S2·0.0005814cc/(g·mm)，其中0.0005814cc/(g·

8、mm)为图2中纵座标的分度平均值。表3按孔隙分类法的数据统计结果分类法孔隙类别孔隙直径nmAC样品ACT样品(△V2－△V1）/△V1×100△V1cc/g所占份额%△V2cc/g所占份额%杜比宁分类法微孔<1.40.246351.950.235728.86－4.30次微孔1