常用工業吸附劑詳解之活性炭

目前工業上常用的吸附劑主要有活性炭、活性氧化鋁、矽膠和分子篩，由於活性炭是工業及環境保護上最常用的吸附劑，所以在這裡蜂窩活性炭小編重點介紹一下。

（

1

）活性炭的種類

活性炭是許多具有吸附效能的碳基物質的總稱。活性炭種類較多，按原料來源主要分為三大類∶煤質炭、果殼類和木質類。世界各國生產的活性炭品種多達數千種，其中許多品種為專用炭，如用於脫色、脫臭和脫除有害組分的製藥、製糖、味精、冶金、化工和環保等用炭。以用於從氰化浸出礦漿中吸附回收金、銀的專用椰殼炭而言，現今各國也有幾十個牌號。

活性炭的原料是幾乎所有的含碳物質，如煤、木材、骨頭、果核、堅硬的果殼（如椰殼、核桃殼等），以及廢紙漿、廢樹脂等，將這些含碳物質在低於

878K

下進行炭化，再用水蒸氣或熱空氣進行活化處理，還有用氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、磷酸來代替熱蒸汽作活化劑的。活性炭經過活化處理，比表面積一般可達

700

～

1000m

/g

，具有優異和廣泛的吸附能力。炭分子篩是新近開發的一種孔徑均一的分子篩型活性炭新品種，孔徑一般在

100nm

以下，具有良好的選擇性吸附能力。

普通活性炭又分為顆粒狀活性炭（粒炭）、蜂窩活性炭和粉狀活性炭（粉炭），氣體吸附多用粒炭或蜂窩炭，因其阻力小，而粉炭多用於水處理和液體的脫色處理。

近年來出現的活性碳纖維，是一種新型的高效能活性炭吸附材料，它是利用超細纖維如黏膠絲、酚醛纖維或腈綸纖維等製成氈狀、繩狀、布狀等，經高溫（

1200K

以上）炭化，用水蒸氣活化後製成的。

黏膠纖維價格較低，酚醛纖維價格較高。活性碳纖維的比表面積大，有的可高達

2500m

/g

，密度小（

5

～

15kg/m

），微孔多而均勻。普通顆粒活性炭孔徑不均一，除小孔外，還有

0。01

～

0。1

μ

m

的中孔和

0。5

～

5um

的大孔，而活性碳纖維不但孔隙率較大，而且孔徑比較均一，絕大多數為

0。0015

～

0。003

μ

m

的小孔和中孔，因而吸附容量大，而且，由於活性碳纖維的微孔直接通向外表面，吸附質分子內擴散距離較短，所以吸附和脫附速度高，殘留量少，因而使用壽命長。

正是由於活性碳纖維具有這些結構特徵，對各種無機和有機氣體、水溶液中的有機物、重金屬離子等具有較大的吸附容量和較快的吸附速度，其吸附能力比一般的顆粒活性炭高

1

～

10

倍，特別是對於一些惡臭物質的吸附量比顆粒活性炭要高出

40

倍左右。

（

2

）活性炭的性質

活性炭是一種非極性吸附劑，具有疏水性和親有機物的性質，它能吸附絕大部分有機氣體，如苯類、醛酮類、醇類、烴類等以及惡臭物質，因此，活性炭常被用來吸附和回收有機溶劑和處理惡臭物質。同時由於活性炭的孔徑範圍寬，即使對一些極性吸附質和一些特大分子的有機物質，仍然表現出了它的優良的吸附能力，如在

SO2

、

NO

。、

Cl2

、

HS

、

CO2

等無機氣體治理中，有著廣泛的用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選的優良吸附劑。

（

3

）活性炭的技術指標

在活性炭的諸多特性中，孔徑大小是一項重要指標。由於炭能吸附碘分子的孔徑最小為

1。0nm

，故碘值是衡量活性炭的一個重要指標。除此之外，活性炭必須具有小的孔徑、大的孔隙體積和很高的比表面積。此外，用於

VOCs

處理的活性炭還必須具有良好的耐磨性，能在惡劣的操作環境中，多次和長時間經受剪下、壓縮、碰撞等作用力而保持結構完整，和儘可能小的磨削損失。選擇活性炭的種類時，主要考慮炭質強度、吸附速度和吸附容量等。對其活性、孔徑、比表面積、孔容積等特點都有嚴格要求，選用原則取決於技術上適用、經濟上便宜及貨源上有保證。

（

4

）活性炭評價指標的意義如下：

1.

碘值

碘值是表示有機化合物中不飽和程度的一種指標，指

100g

物質中所能吸附（加成）碘的質量數（

g

）。主要用於油脂、脂肪酸、蠟及聚酯類等物質的測定。不飽和程度越大，碘值越高。活性炭的碘值是指活性炭在水溶液中吸附的碘的量。碘值與直徑大於

10A

（

1A=0。1nm

）的孔隙表面積相關聯，碘值可以理解為總孔容的一個指示器。碘吸附值用來表示活性炭對液體物質的吸附能力。

2.

糖蜜值

糖蜜值是測量活性炭在沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力的方法。糖蜜值被解讀為孔直徑大於

28A

的表面積。因為糖蜜是多組分的混合物，必須嚴格按照說明測試本引數。糖蜜值是用活性炭標樣和要測試的活性炭的樣品處理糖蜜液，透過計算過濾物的光學密度的比率而得。糖蜜值代表活性炭對沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力。

3.

堆積密度

積密度是測量特定量炭的質量的方法。透過逐漸把活性炭新增到一個有刻度圓桶內至

100ml

，並測量其質量。該值被用於計算填充特定吸附裝置所需活性炭數量。簡單地說，堆積密度是活性炭每單位體積的質量。

4.

顆粒密度

顆粒密度是每單位體積顆粒炭的質量，不包括顆粒以及大於

0。1mm

裂隙間的空間。顆粒密度是用水銀置換來測定的。實際上，顆粒密度也就是人們常說的真密度。

5.

四氯化碳值

四氯化碳值是總孔容的指示器，是用飽和的

0

℃的

CCl

∶氣流透過

25

℃的炭床來測量的。在規定的時間間隔內，測量被吸附的

CCl

的質量直到樣品的質量變化可以忽略不計為止。苯和四氯化碳都是作為易吸附氣體的代表被用於對粒狀活性炭的吸附效能進行評價，它是衡量顆粒活性炭對易吸附氣體優劣的一把尺子。

6.

亞甲藍值

亞甲藍值是指

1。0g

炭與

1。0mg/L

濃度的亞甲藍溶液達到平衡狀態時吸附的亞甲藍的毫克數。亞甲藍吸附值用來表示活性炭的脫色能力。

7.

硬度

硬度是測量活性炭機械強度的指標。質量的改變，用百分比表示。更確切地講，硬度值是指顆粒活性炭在

RO-TAP

儀器中對鋼球衰變運動的阻力。在炭與鋼球接觸過以後，透過利用篩子上的炭的質量來計算硬度值。

8.

磨損值

磨損值是測量活性炭耐磨阻力的指標。該實驗測量

MPD

（磨損值）的變化，透過百分比來表示。顆粒活性炭的磨損值說明顆粒在處理過程中降低顆粒的阻力。它是透過在

RO-TAP

機器中將炭樣品和鋼球接觸，測定最終的顆粒平均直徑與原始顆粒的平均直徑的比率來計算的。

9.

烷值

丁烷值是飽和空氣與丁烷在特定溫度和特定壓力下透過炭床後，每單位質量的活性炭吸附的丁烷的量。

10.

灰分

活性炭中包含無機物，通常是鋁和矽。灰分是研磨成粉狀的碳在

954

℃時燃燒

3h

的剩餘殘渣。從技術角度看，灰分是活性炭礦物氧化物的組分。通常定義為在一定量的樣品被氧化後的質量百分比。

11.

水分

水分是測量炭所含水的多少。用

Dean-Stark trap

和冷凝器，在二甲苯溶液中煮沸活性炭來測量水分。為了測試水分，水被冷凝和截留在待測定臂狀容器內。活性炭的水含量也可以透過在

150

℃下烘乾

3h

後活性炭質量的改變來測定。水分是活性炭中被吸附的水的質量的百分比。

對於不同用途的活性炭，時常用不同的物質和方法來檢驗其效能。表

3-1

列出了各種活性炭的主要技術指標。