華夏活性炭雕介紹:
物質(zhì)在活性炭雕固體表面上或微孔容積內(nèi)積聚的現(xiàn)象叫吸附。混合物通過某種設(shè)備后,其中部分物質(zhì)被去除的現(xiàn)象叫過濾。就室內(nèi)空氣來說,經(jīng)過活性炭后,部分有害物質(zhì)被去除,活性炭起過濾作用;而就部分有害物質(zhì)來說,活性炭則起吸附作用。
吸附過程分為物理吸附和化學吸附兩種。物理吸附單純靠分子間的引力把吸附質(zhì)吸附在吸附劑表面。物理吸附是可逆的,降低氣相中吸收質(zhì)分壓力,提高吸附溫度,吸附質(zhì)會迅速解吸,而不改變其化學成分。化學吸附具有很高的選擇性,一種吸附劑只對特定的物質(zhì)有吸附作用?;瘜W吸附是不可逆的,吸附后被吸附質(zhì)已發(fā)生變化,改變了原來的特性。
物理吸附過程可分為以下幾個步驟:
(a)污染氣體通過吸附邊界層,污染氣體的分子可能被吸附,也可能被從活性炭表面帶走,這取決于該成分在載氣和邊界層中氣體里的濃度差值,該值決定著吸附的強弱。當污染空氣通過活性炭時,一些有害氣體的濃度差值很大,所以被吸附下來,而空氣中的固有成分由于濃度差基本為零,所以正常通過,而一些顆粒(如煙塵)由于過大,直接被留在大孔和中孔中。當有害氣體的濃度差為零時,活性炭失效,需重新活化。
(b)被吸附的分子向微孔擴散。
(c)該分子被牢牢的綁扎在吸附劑表面。
以上三個步驟在化學反應(yīng)中也必然發(fā)生?;瘜W吸附中,吸附劑與吸附質(zhì)結(jié)合比較牢固,必須在高溫下才能脫附。化學吸附比物理吸附推動力更大,結(jié)合更牢固,所以對毒性很強的污染物,用化學吸附更安全。物理吸附和化學吸附的區(qū)別如下:
表三 物理吸附和化學吸附的區(qū)別
吸附溫度 :不能大大高于吸附質(zhì)的沸點 與吸附質(zhì)的沸點無關(guān)
吸附速度: 不需要任何活化能,其速度非常高,其與速度無關(guān) 吸附速度受活化能的影響,在很寬的范圍隨溫度變化
選擇性 :無選擇性 有很強的選擇性
吸附方式: 多分子層吸附 單分子層吸附
總的來說,當某一吸附質(zhì)與吸附劑的表面接觸時,究竟是發(fā)生物理吸附還是化學吸附,要取決于吸附劑表面的反應(yīng)性、吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度和其他因素。其實這兩種吸附不是截然分開的,需看分子力和化學鍵誰是主要的。
在動態(tài)條件下,完成對蒸汽的脫除,要求活性炭不僅要有一定的吸附容量,而且還要有一定的吸附速度。如果只有大的吸附容量而無一定的吸附速度,當蒸氣與其短暫接觸時就來不及被吸附而穿透活性炭層,反之,若只有大的吸附速度,而無一定的吸附量,脫除量也是很小的。通常認為,活性炭脫除空氣中的蒸氣包括以下一個或多個階段:
(1)外擴散。空氣中的氣體或蒸氣向顆粒的整個表面擴散;
(2)內(nèi)擴散。氣體或蒸氣分子向活性炭大孔內(nèi)部(或沿大孔表面)的擴散;
(3)顆粒內(nèi)表面對分子的吸附;
(4)被吸附的蒸氣與活性炭或被吸附氧、水或浸漬劑之間的反應(yīng)。
上述四個階段中每個階段的相對重要性,可能隨著發(fā)生脫除的特殊條件而有顯著的不同。擔相對地受溫度影響較小。在空隙內(nèi)擴散的重要性由諸如顆粒大小、孔隙結(jié)構(gòu)特征、系統(tǒng)的某種擴散性和內(nèi)表面上反應(yīng)速度的因素而定。接觸表面的吸附速率決定于表面的本性和延伸范圍,以及吸附某種所研究蒸氣或氣體的活化能。根據(jù)表面的特性也能測定出化學反應(yīng),因為在第(3)和第(4)階段中會出現(xiàn)大量的活化能,所以這個階段對溫度非常敏感。
在通常情況下,在這幾個階段內(nèi),每階段的擴散速率是不相同的,因此,擴散阻力大的和擴散速率慢的步驟控制總的傳播速率,為此,要提高整個過程的吸附速率,就要強化該擴散控制區(qū)內(nèi)擴散阻力大或擴散系數(shù)最小的過程,使該吸附設(shè)備的吸附效率提高。
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