[活性炭.doc

活性炭 1、活性炭是什么？ 活性炭是由含碳材料制成的外观黑色、内部孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳。它不同于普通炭（非晶体），也不同于晶体碳（如石墨、金刚石）。过去只有粉末状（直径≤0.18mm）与颗粒状（直径≤8mm）两类。由于没有大块活性炭，所以使其应用受到很大的局限。 2、活性炭是怎么制成的？ 普通炭是由木材在高温下生成的（木炭、煤）。而活性炭是将含碳材料（如木质、果壳果核、煤质、石油沥青、石油焦质、纤维质），经粉碎、筛选后，放在炭化活化炉内进行高温真空催化或化学催化，使碳表面与内部生成大量的相互串通的小孔，形成纵横交错的蜂窝状结构，再经过酸（或碱）洗、水洗、烘干而制成的。 3、活性炭结构有什么特点？ 在结构上有两大特点：一是内部与表面孔隙发达。由孔隙直径大小分为三类：大孔（φ＞50nm），约占总孔容积的8％；微孔（φ＜2nm）约占总孔容积的85％；中孔又称过渡孔（2nm≤φ≤50nm），约占总孔容积的7％。孔隙平均直径约为1.5nm。二是比表面积大。即1克活性炭粒子的表面积与所有孔隙面积的总和，一般活性炭为500m2/g至1500㎡/g，国外的超级活性炭可达3000㎡/g（约为足球场面积）。孔隙结构越发达比表面积越大，对空气中有害气体的吸附功能越强。 4、活性炭雕是什么？是怎么制成的？ 活性炭雕是除粉末状与颗粒状活性炭以外的一种块状无缝活性炭。它的生产过程是：先将优质粉末活性炭与适量的活性胶粘剂混和均匀，用分子吸压成型技术制成炭块，其中有的压制了艺术图案，有的却无图案；再经复合颗粒活性成型技术除胶活化，成为活性炭雕（即块状活性炭）。由此可知，活性炭雕保持了活性炭内部与表面孔隙发达，比表面积大的特点，从而保留了活性炭吸附能力强的特性。 5、活性炭雕净化空气的艺术品是怎么制成的？ 活性炭雕可以通过〈炭材雕压彩绘技术〉制成艺术品，称为活性炭雕净化空气艺术品。它同样保留了活性炭具有吸附能力强的特性。活性炭雕还可制成装修装饰材料，家具材料，办公用品，学生用品，儿童用品……因此，大大扩展了活性炭的应用领域，从而成为与粉末状及颗粒状活性炭之外的第三类活性炭——块状活性炭，填补了活性炭类型的空白。 6、活性炭为什么具有吸附功能？ 这要从三个方面来说明：第一，孔隙具有吸附势，靠碳分子与被吸附分子的引力（主要是范德瓦斯力）而形成的，孔径越小，吸附势越强。第二，分子运动理论：①一切物体均由分子或原子组成，分子（原子）间有间隙；②分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热运动状态，分子间相互碰撞很频繁，在标准状态下，甲醛分子的自由运动速度为450m/s，一个甲醛分子与其它分子每秒要碰撞109次/s（几十亿次）；若贴近所研究表面的甲醛分子数密度，时时刻刻与远处的甲醛分子数密度相等，则每秒有约2.7×1027个甲醛分子（约130㎏）碰在每平方米面积上；若室内甲醛浓度达到国家允许标准的10倍即达到0.8mg/m2，则每秒碰在每平方米面积上的甲醛达90mg；③分子间有相互作用力，一般表现为引力。第三，碰撞分子的直径与活性炭孔隙直径要匹配，若分子直径大于孔隙直径，则分子碰活性炭时，进不了孔隙而被弹回到空中；若分子直径远小于孔隙直径，则分子即使碰到了孔隙，也有可能跑出来，孔径越大，跑出来的概率也越大，使吸附率越小；当分子直径略小于孔径时，分子碰到孔以后难于跑出来，即被吸附了。被吸附的分子数量多，表明其吸附能力越强。经查实与计算，某些物质分子的有效直径如表1所示： 表1. 某些物质分子的平均有效直径 物质 氢h2 氮n2 水h2o 甲烷ch4 氨nh3 二氧化碳co2 lvcl2 甲醛hcho 碘i 甲苯c7 h8 二甲苯c8 h10 分子直径nm 0.274 0.376 0.324 0.414 0.444 0.460 0.44* 0.45* 0.48* 0.58* 0.60* 注：*是用五种方法的计算值 由以上数据可知，只有孔隙直径大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有害气体，而正好活性炭的这些微孔占总孔数的85%，所以对吸附这些有害气体的效果而言，活性炭是最理想的。 7、活性炭雕的吸附过程是怎样的？ 先讲一个类似的生活常识：闷热的下雨前夕，房内镜面上会出现一些水珠，甚至水层，这些水是由于空气中的大量水分子碰撞镜面而凝结成的。有害气体分子也与水分子一样在不断运动，也在不断碰撞活性炭雕的表面。当碰到大孔时，多数被返回到空中，碰到孔径小于分子直径的孔时，或未碰到孔时便弹回空中，而当碰中孔径约为分子直径1.2 至3倍的微孔时，便进入了孔隙中，被碳分子吸住而难于跑出，这些分子又被接着来碰的分子碰着向孔深处推移，直至孔隙被这些分子填满为止。由此可知，这完全是靠分子运动，分子引力而产生的吸附，没有任何化学反应，故