碳質(zhì)吸附劑及吸附分離技術(shù)作業(yè)

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1、隨班進修的學(xué)生按此執(zhí)行成績評閱人中國礦業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)課（課外考核）作業(yè)封面學(xué)號GS10040009姓名王丹工程領(lǐng)域化學(xué)工程課程名稱碳質(zhì)吸附劑及吸附分離技術(shù)任課教師張雙全任課教師規(guī)定截止交作業(yè)時間：2011年12月31日工程碩士研究生交作業(yè)時間：2011年12月28日研究生院培養(yǎng)管理辦公室印制15百手起駕整理為您隨班進修的學(xué)生按此執(zhí)行活性炭的制備及其應(yīng)用【摘要】：簡述活性炭的性質(zhì)及制備方法并利用其性質(zhì)介紹活性炭的應(yīng)用范圍【關(guān)鍵詞】：活性炭制備18世紀(jì)末,人們首次發(fā)現(xiàn)了木炭具有吸附能力,這一發(fā)現(xiàn)

2、導(dǎo)致木炭于1794年在英國精制糖廠首次獲得工業(yè)應(yīng)用。隨后人們發(fā)現(xiàn)用各種原料制成的炭中,椰殼炭具有最出色的吸附性能,且質(zhì)地致密而堅固,在一戰(zhàn)中用于防毒面具,是當(dāng)時能得到的唯一的高級吸附劑。1900年,奧斯特雷杰科(Ostrejko)發(fā)明了氯化法生產(chǎn)活性炭的工藝,開辟了活性炭生產(chǎn)的現(xiàn)代工藝途徑。隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,活性炭的研究和應(yīng)用,得到了很大的提高?，F(xiàn)在,活性炭作為一種孔隙發(fā)達的炭質(zhì)材料,已經(jīng)廣泛用于分離,精制,催化劑,試劑回收及其他,特別是在公害治理方面正得到廣泛的應(yīng)用。目前,國外普遍認(rèn)為制

3、造活性炭的最好原料是椰子殼,其次是木屑,木炭,再其次是煤,石油瀝青,泥煤。但由于木質(zhì)材料資源有限,且成本較高,在環(huán)保意識日益增強提高的情況下,人們不主張用木材或木材產(chǎn)品(木炭)作為原料來生產(chǎn)活性炭。因此,以來源和產(chǎn)量穩(wěn)定,價格低廉的煤(最好是含碳豐厚的粗泥煤),煤焦,石油焦或瀝青焦,或其它炭質(zhì)材料為原料來生產(chǎn)活性炭，應(yīng)是當(dāng)前活性炭生產(chǎn)研究的主要方向.活性炭是具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和優(yōu)良的吸附性能的含碳物質(zhì)。它具有吸附、催化、物質(zhì)在其孔隙內(nèi)的積聚、保持和碳及其基團同其他物質(zhì)的反應(yīng)能力等

4、,并保持物理、化學(xué)上的穩(wěn)定性。此外,活性炭不溶于水和其他絕大部分溶劑。除了高溫下同氧接觸,同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強氧化劑反應(yīng)外,在諸多實際使用條件下都極為穩(wěn)定。能在廣泛的pH值和多種溶劑、高溫、高壓下使用,15百手起駕整理為您隨班進修的學(xué)生按此執(zhí)行還能去除放射性物質(zhì),以及改善或去除航天、深潛裝置中的空氣、水的密閉系統(tǒng)中短時間的性能惡化。活性炭在幾乎所有的領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。一、活性炭的種類及特性1、活性炭生產(chǎn)的材質(zhì)用于活性炭生產(chǎn)的主要原材料可分為以下5大類:a植物性原料,如木材、鋸末、果核、

5、果殼、棉花秸、糠醛渣、蔗糖渣等;b礦物原料,如各種煤和石油殘渣等;c各種廢棄物,如動物的骨頭和血,工業(yè)上廢舊塑料、各種橡膠廢品等;d合成纖維材料,如聚丙烯等;e有機纖維材料,如聚丙烯腈纖維、粘膠絲、瀝青纖維等。根據(jù)生產(chǎn)所用的材質(zhì),目前國內(nèi)主要的活性炭品種有木質(zhì)活性炭、煤質(zhì)活性炭、果殼活性炭和活性炭纖維等。2、活性炭的吸附特性活性炭與炭黑、石墨一樣同屬不定型物質(zhì),但它有著自身的特點?；钚蕴康母鞣N應(yīng)用也主要是基于這些特性開發(fā)出來的。活性炭是疏水性非極性吸附劑,能選擇性地吸附非極性物質(zhì)。活化方法對活性

6、炭的孔隙大小有很大的影響?？讖酱笮〔煌目紫?能吸附分子大小不同的物質(zhì)。活性炭同時具有大量的微孔,因而比表面積很大,吸附力也大。影響活性炭選擇性吸附的重要因素還有活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)。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?；钚蕴恐阅艿靡詮V泛使用,也歸功于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。它能耐酸、耐堿、耐高溫,不溶于水和其它溶劑,能在水溶液和許多溶劑中使用。活性炭的另一特性是它經(jīng)使用失效后,可用各種方法再生,以多次用于生產(chǎn)。二、活性炭的結(jié)構(gòu)與性能活性炭通常被認(rèn)為是無定形碳，

7、X射線衍射分析表明，15百手起駕整理為您隨班進修的學(xué)生按此執(zhí)行它的結(jié)構(gòu)中含有石墨微晶,這些微粒是尺寸為1～3nm的結(jié)晶。目前活性炭又被認(rèn)為是屬于微晶類碳系,根據(jù)里利(Riley)的X射線分析數(shù)據(jù)，除了石墨晶粒外，活性炭還含有一到二三個無定形碳,并且還含有雜原子,譬如說，氧原子。由石墨晶粒和無定形碳所構(gòu)成的多相物質(zhì)決定著活性炭獨特的結(jié)構(gòu)。杜比寧(Dubinin)分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附，但在活性炭中,由于它的比例很少，所以大部分只起著作為被吸附質(zhì)分子進入吸附部位的通路作用。但它作為支配吸附

8、速度的因素，在實際應(yīng)用中也是很重要的。過渡孔的作用不是單純的，在許多情況下和大孔作用相同,作為被吸附質(zhì)的通路而支配著吸附速度。并且對不能進入微孔的大分子也起著吸附部位的作用?；钚蕴康奈阶饔么蟛糠质怯晌⒖走M行的,吸附量受微孔的支配。微孔的生成，對應(yīng)于微量的重量損失就能形成非常大的比表面積。1、比表面積因為吸附是在固體表面上發(fā)生的現(xiàn)象,所以可以認(rèn)為,比表面積是表示吸附能力的重要因素。比表面積的測定方法很多，常用的是BET法，此外還有液相吸附法，潤濕熱法，類似氣相色譜機理的流通法，另外，通過X射線小