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活性炭的特性

阅读:553 时间:2021-03-08 11:30

  第一节元素组成

  一. 工业分析

  活性炭及其原料炭化物中所含有的挥发分的数量,煤质炭及焦炭类应该按照日本工业分析法JISM8812中所规定的方法测定。将试样放在铂金坩埚中,避免与空气接触,在900℃下加热7min ,求出加热减量对试样的质量百分率,并从该百分率中减去同时进行测定得到的水分值(干燥减量)以后,便得到试样的挥发分含量。灰分(强热残分)则按照活性炭试验方法JISK 1474进行测定。即将干燥过的试样放在瓷坩埚中,在温度调节至800~900℃的高温电炉中灰化,残留物质的质量百分率作为灰分。固定碳是以干燥试样作为100%,减去灰分与挥发分所得到的数值。

  通常的活性炭由于是在900℃以上的温度下制成的,因而挥发分很少。另方面,原料炭化物的挥发分受炭化温度的影响很大。

  灰分随炭化得率的降低而增加。灰分是选择活性炭原料方面的一个重要指标。原料中的无机成分在炭化过程中几乎不减少而残存在木炭中。当原料中的灰(即10倍),由于灰分几乎没有吸附能力,因此与灰分含量为零的场合相比较,单位重量活性炭的吸附能力就降低了10%左右。所以,要求原料中的灰分含量尽可能少。

活性炭

  二、元素分析活性炭的元素组成可以用通常的元素分析装置进行测定。大多数市售活性炭在元素组成方面,90%以上由碳组成,这就是活性炭为疏水性吸附剂的原因。氧元素的含量为百分之几,其一部分存在于灰分中,另一部分在碳的表面以羧基之类表面氧化物的形态存在。由于这部分氧的存在,使活性炭不像石墨那样完全是疏水性的物质,而略微有一些亲水性。若假定活性炭是完全疏水性物质,将活性炭粉末放到水中时,应浮在水面上。但由于其略微有一些亲水性,便能与水溶为一体而易于沉降下去。作为水处理用吸附剂使用活性炭时,这种与水的亲和性也成为重要的因素。如活性炭的疏水性太强,则难以赶走孔隙内的空气并置换成水,便不能吸附溶解在水中的有机化合物。

  氮与硫的含量,在植物类原料的场合通常非常少。但是,在原料中含有蛋白质及硫化物的场合,在炭化及活化过程中,大部分氮和硫挥发掉,有时会微量残存在活性炭中。这种微量残存的氮原子,有时还会提高活性炭的催化活性。活性炭中的灰分,木质类活性炭的含量少。在煤质活性炭的场合,当原料煤的灰分多时,可达10%左右。原料灰分含量大的场合,最好先对原料进行脱灰处理以后再生产活性炭。当原料像谷壳那样含硅量多时,灰分难以测定,往往得到比实际灰分含量要大的测定结果。可以认为,其原因是用坩埚进行加热灰化时,硅融熔而把有机成分及碳成分包裹起来,无法将氧供应到内部,而不能进行燃烧反应的结果。由于同样的原因,在使用这类原料的场合,活化反应也不能很好地进行。

  有害杂质活性炭中所含的微量杂质必须尽可能地加以控制。最重要的杂质是砷。砷由于在自然界中也存在,使用椰子壳及木质类原料时必须注意。当土壤中砷浓度大时,原料中的含砷量也增加。用这种原料生产的活性炭砷含量就会超过规定。其他重金属元素在原料中不大存在。但是,近来试用各种废弃物质为原料生产活性炭,有必要预先调查一下此类原料是否受到重金属的污染。



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