活性炭吸附塔中活性炭纖維的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)

 

活性炭吸附塔中活性炭纖維固體表面的原子是不飽和的，具有******的表面化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)燃燒溫度較低時(shí)，微晶容易與氧化介質(zhì)反應(yīng)生成氧化產(chǎn)物，主要包括羧基、苯酚、醌等含氧基團(tuán)，以及硫、氮、鹵素等官能團(tuán)。其表面酸性與吸附平衡密切相關(guān)。根據(jù)***際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的分類標(biāo)準(zhǔn)，吸附劑的微孔可分為三類:孔徑***于50nm的***孔、孔徑在2nm-50nm之間的中孔、孔徑在0.8nm-2nm之間的微孔、孔徑小于0.8nm的亞微米孔。

活性炭纖維的孔隙主要是由結(jié)構(gòu)無(wú)序的碳和石墨微晶形成的微孔。***量微孔的存在使活性炭纖維的表面積變***，也增加了其吸附能力。吸附劑中的***孔是被吸附分子到達(dá)吸附位點(diǎn)的通道，控制吸附速度。活性炭纖維的纖維直徑為10納米~ 13納米，外表面積***，微孔豐富且分布窄，易與吸附質(zhì)接觸，擴(kuò)散阻力小，因此其吸附和脫附速度快，有利于吸附和分離。此外，還可根據(jù)需要制成氈、布、紙等形式，適用于各種用途。活性炭纖維是由cf活化的，CF是多晶無(wú)序石墨結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)單元轉(zhuǎn)化為活性炭纖維后不發(fā)生變化。

活性炭纖維是一種異質(zhì)多相結(jié)構(gòu)。由于高溫蒸汽去除了部分原子，形成了微孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了羧基、羰基等含氧活性基團(tuán)，增加了其表面的酸性。比表面積約為1200m2/g，比CF***很多，在惡劣條件下活化可達(dá)3000m2/g?；钚蕴坷w維是一種分布窄、孔徑單一的微孔結(jié)構(gòu)，其孔隙可產(chǎn)生毛細(xì)凝聚。由于其具有微孔，其吸附和脫附速率遠(yuǎn)高于兩個(gè)數(shù)量級(jí)，吸附容量***。填充床內(nèi)流體的床阻力小，可作為催化劑和催化劑載體?；钚蕴坷w維分子中的微量雜原子有磷、氮、氯等。

活化過(guò)程中，除去一些雜原子后，表面的雜質(zhì)******減少。由于活化過(guò)程中氧化氣體的作用，表面的含氧基團(tuán)增強(qiáng)，主要包括酸性基團(tuán)，如羧基。中性基團(tuán)是完整的，如羰基、內(nèi)酯等。堿性基團(tuán)包括過(guò)氧化物基團(tuán)等。活性炭纖維由于活化方法的不同，會(huì)產(chǎn)生表面氧基團(tuán)不同、表面酸堿性不同的產(chǎn)品。在水的作用下，其氧化還原能力強(qiáng)。由于水的存在，一些基團(tuán)可以被氧化成羥基。因此，表面含氧基團(tuán)數(shù)量增加后，表面氧化還原容量增加。