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活性炭吸附塔中活性碳纖維表面化學結構

   活性炭吸附塔中活性碳纖維固體表面原子呈不飽和結構,具有獨特的表面化學性能,微晶在燃燒溫度低時易與氧化介質發生反應生成氧化產物,主要有羧基、酚基、醌基等含氧基團,及含硫基、氮元素、鹵素等官能團。其表面酸性與吸附平衡有密切的關系。按照國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的分類標準,吸附劑的細孔分為三類:孔徑大于50nm的為大孔,2nm~50nm的為中孔,0.8nm~2nm的為微孔以及小于0.8nm的為亞微孔。
  活性炭纖維的孔主要是亂層結構炭和石墨微晶形成的微孔。微孔的大量存在使活性炭纖維的表面積變大,同時也使其吸附量提高。吸附劑中的大孔是作為被吸附分子到達吸附位的通道,它控制著吸附速度;活性炭纖維其纖維直徑一般在10nm~13nm、外表面積大、微孔豐富且分布窄、易于與吸附質接觸、擴散阻力小,所以其吸脫附速度快,有利于吸附分離。而且,可以根據需要制成氈、布、紙等各種形態,適應于多種用途?;钚蕴坷w維是由CF活化而成。CF為多晶亂層石墨結構,轉化成活性炭纖維后,結構基元不變化。
  活性炭纖維是非均勻性的多相結構。由于高溫水蒸氣將部分原子脫去后形成微孔結構使之生成羧基、羰基等含氧活性基團,使其表面的酸性增加。比表面積約為1200m2/g,遠大于CF,在苛刻條件下活化時可達3000m2/g?;钚蕴坷w維為分布狹窄單一孔徑的微孔結構,其孔可以產生毛細管的凝聚作用。由于具有微孔,其吸附、脫附速率遠大于兩個數量級,吸附量大。在填充床中流體的床層阻力小,可作為催化劑與催化劑載體使用在活性炭纖維分子內的痕量雜原子為磷、氮、氯等。
  在活化時,部分雜原子被脫去后,表面的雜質大大減少。由于活化中氧化氣體的作用,表面含氧基團增強,主要有酸性基團,如羧基等。中性基完備如羰基、內酯基等。堿性基團有過氧化基等?;钚蕴坷w維會因活化的方法不同,而生成不同表面含氧基與表面酸堿性不同的產物。在水的作用下,其氧化還原能力強。由于水的存在可以使一些基團氧化成羥基。由此在表面含氧基團數目增加后,表面氧化還原容量變大。

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