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外还有醚、过氧化物、酯、荧光素式内酯、 二羧酸酐、环状过氧化物等。 ❖ 表面氧化物
活性炭微观结构
游离态碳有三种存在方式：
❖ 结晶态碳：金刚石、石墨、卡宾碳 ❖ 微晶质碳：以石墨状微晶为结构主体的游离
态碳类物质，如炭黑、木炭、活性炭、焦炭、 无烟煤等 ❖ 无定形碳：沥青 ❖ 活性炭为一种类石墨状结构的微晶质炭
滞后现象
经典模型：墨水瓶模型
吸附时，气体压力由低到高，当达到一定压力pn时，瓶 口开始发生凝聚，但瓶内尚未发生凝聚，直到蒸汽压力逐渐 增 低 瓶 体加，口的到当蒸蒸降发发pb时低时。，到的一瓶相直pb内时应到才，压压完瓶力力全体降pn凝内。低聚的因到。凝而pn在聚瓶。脱液口瓶附应的口时该液液，蒸体体蒸发阻蒸汽，碍发压但了后力还瓶，由没体瓶高降内体到到液内 的液体才能蒸发。因此，在同一压力下脱附过程的液体蒸发 量偏小，即脱附支上的吸附量高于吸附支上的吸附量，因而 在吸附等温线上就出现滞后环。
❖ 在气相色谱中，过渡孔通过毛细凝聚作用吸 附并将吸附质凝聚成液体状态；液相色谱中， 特别在吸附焦糖色之类大分子物质时，过渡 孔具重要作用。
微孔
❖ 比孔容积为0.20～0.60cm3/g，对吸附来说，微孔是 最重要的，由于其有很大的比表面积和比孔容积， 其比表面积可达每克几百平方米，甚至超过1000m2。 比表面积约占总比表面积的95%。
❖ 巨大的比表面积赋予微孔很大的吸附容量，其孔径 决定了其对于浓度极低的吸附质仍有良好的吸附能 力。微孔是吸附的主要场所，在吸附质分压比较低 的气相吸附中显得尤为重要。可应用容积充填理论 －吸附量不但由比表面积决定，而且也可以用孔隙 容积决定得理论。
活性炭吸附理论
❖ 弗莱因得利希经验方程式 ❖ 朗格缪尔方程式（单分子层吸附） ❖ BET方程式（多分子层吸附）
❖ 当活性炭用做催化剂载体时，较大的孔隙作 为催化剂附着的部位可能时比较重要的。
过渡孔(又叫中孔）
❖ 比孔容积较小，为0.02~0.10cm3/g，比表面积 为20~70m2/g，不超过其总比表面积的5％。
❖ 与大孔类似，过渡孔也具吸附质通过它而进 入其内部微孔的通道作用。可以应用毛细管 凝聚理论。
活性炭孔隙结构
杜比宁建议，按孔隙半径可分为：
❖ 大孔(d/2<100nm) ❖ 过渡孔(d/2=2~100nm) ❖ 微孔(d/2<2nm)
大孔
❖ 比孔容积为0.2~0.8cm3/g，比表面积为 0.5~2m2/g因其比表面积不大，吸附量有限。
❖ 具有吸附质经它而进入其内部的过渡孔、微 孔的通道作用。大孔中主要进行的是多分子 层吸附。因此可以应用BET理论之类的多层吸 附理论。
活性炭按外观形状可分为：粉状活性炭、 颗粒炭、球状活性炭、成形活性炭、活性炭 纤维等。
应用
❖ 饮用水净化 ❖ 糖液脱色 ❖ 地下水处理 ❖ 废水处理 ❖ 矿石浮选
❖ 医药方面 ❖ 食品、饮料和食用油 ❖ 干洗 ❖ 电镀 ❖ 化学过程和其他
活性炭的化学组成
❖ 元素组成：C.O.H.Cl等 ❖ 有机官能团：羧基、 酚羟基、醌型羰基，此
常用三种过程来解释活化过程中产生孔隙的活 化机理： 1.原有闭塞孔的开放 2.原有孔隙的扩大 3.某些结构经选择性活化而产生新孔
活性炭的再生
通过除去活性炭孔隙中所吸附的物质可以使活 性炭得到再生。采用的再生方法取决于活性炭的类 型和吸附物质的性质。再生工艺最重要的设备使再 生炉。再生分三个阶段：干燥、分解和活化。 再生方法有： ❖ 热再生 ❖ 溶剂和化学药品再生 ❖ 生物再生法 ❖ 管式炉法 ❖ 光再生等
活性炭
简介：
活性炭为一种特殊的碳质材料，其优良 特点有：
❖ 发达的孔隙面积 ❖ 巨大的比表面积 ❖ 良好的稳定性质 ❖ 很强的吸附能力 ❖ 优异的可再生性
Βιβλιοθήκη Baidu
原料和分类
几乎任何含碳原料都可用来制活性炭， 生产原料有废咖啡渣、废塑料、玉米芯、和 污水处理产生的沉淀物等。最初用于活性炭 生产的原料有煤、焦炭、木片、锯末、椰壳、 石油焦分、泥煤等。
活性炭发展展望
随着环境问题的日益突出，活性炭作为 一种极好的吸附剂将会越来越受人们所重视。 其在废水处理方面、防毒方面、医疗应用如 血液透析上的作用更是不可替代的。未来在 各个领域里对活性炭的应用将会越来越多。
活性炭生产方法
❖ 物理活化法（气体活化法）：将炭化物加热 到某一温度并通入气体活化剂如CO2、O2 （空气）、水蒸汽等进行活化。
❖ 化学活化法：将含碳物质与化学药品活化剂 混合，然后炭化、活化，制取活性炭。
气体活化法活化原理
木材炭化期间，大部分非碳元素－氢和氧在高 温下以气体形式脱除，而不含氢氧元素的碳形成类 似石墨的基本微晶结构，基本微晶的相互排列是不 规则的，微晶之间留有空隙。
影响吸附的各种因素
❖ 除气（定量测定之前须将覆盖的物理吸附膜除去） ❖ 压力（在结果准确和压力一致情况下可适当提高除
气压力）
❖ 温度和时间 ❖ 吸附质 ❖ 实验室间的试验
毛细凝聚现象
当可凝性气体在膜微孔中的压力高于气 体在孔内的饱和蒸气压时，可能产生毛细管 凝聚。由于孔内凝聚液体的阻塞作用，导致 非凝聚性气体的渗透速率下降，膜的选择性 提高。气体在微孔(毛细管)中产生凝聚应符 合Kelvin方程。 ❖ 方程表明，当凝聚物质与膜材料之间的接 触角θ<90°时，毛细管凝聚才有可能发生。
活性炭微观结构
游离态碳有三种存在方式：
❖ 结晶态碳：金刚石、石墨、卡宾碳 ❖ 微晶质碳：以石墨状微晶为结构主体的游离
态碳类物质，如炭黑、木炭、活性炭、焦炭、 无烟煤等 ❖ 无定形碳：沥青 ❖ 活性炭为一种类石墨状结构的微晶质炭
滞后现象
经典模型：墨水瓶模型
吸附时，气体压力由低到高，当达到一定压力pn时，瓶 口开始发生凝聚，但瓶内尚未发生凝聚，直到蒸汽压力逐渐 增 低 瓶 体加，口的到当蒸蒸降发发pb时低时。，到的一瓶相直pb内时应到才，压压完瓶力力全体降pn凝内。低聚的因到。凝而pn在聚瓶。脱液口瓶附应的口时该液液，蒸体体蒸发阻蒸汽，碍发压但了后力还瓶，由没体瓶高降内体到到液内 的液体才能蒸发。因此，在同一压力下脱附过程的液体蒸发 量偏小，即脱附支上的吸附量高于吸附支上的吸附量，因而 在吸附等温线上就出现滞后环。
❖ 在气相色谱中，过渡孔通过毛细凝聚作用吸 附并将吸附质凝聚成液体状态；液相色谱中， 特别在吸附焦糖色之类大分子物质时，过渡 孔具重要作用。
微孔
❖ 比孔容积为0.20～0.60cm3/g，对吸附来说，微孔是 最重要的，由于其有很大的比表面积和比孔容积， 其比表面积可达每克几百平方米，甚至超过1000m2。 比表面积约占总比表面积的95%。
❖ 巨大的比表面积赋予微孔很大的吸附容量，其孔径 决定了其对于浓度极低的吸附质仍有良好的吸附能 力。微孔是吸附的主要场所，在吸附质分压比较低 的气相吸附中显得尤为重要。可应用容积充填理论 －吸附量不但由比表面积决定，而且也可以用孔隙 容积决定得理论。
活性炭吸附理论
❖ 弗莱因得利希经验方程式 ❖ 朗格缪尔方程式（单分子层吸附） ❖ BET方程式（多分子层吸附）
❖ 当活性炭用做催化剂载体时，较大的孔隙作 为催化剂附着的部位可能时比较重要的。
过渡孔(又叫中孔）
❖ 比孔容积较小，为0.02~0.10cm3/g，比表面积 为20~70m2/g，不超过其总比表面积的5％。
❖ 与大孔类似，过渡孔也具吸附质通过它而进 入其内部微孔的通道作用。可以应用毛细管 凝聚理论。
活性炭孔隙结构
杜比宁建议，按孔隙半径可分为：
❖ 大孔(d/2<100nm) ❖ 过渡孔(d/2=2~100nm) ❖ 微孔(d/2<2nm)
大孔
❖ 比孔容积为0.2~0.8cm3/g，比表面积为 0.5~2m2/g因其比表面积不大，吸附量有限。
❖ 具有吸附质经它而进入其内部的过渡孔、微 孔的通道作用。大孔中主要进行的是多分子 层吸附。因此可以应用BET理论之类的多层吸 附理论。
活性炭按外观形状可分为：粉状活性炭、 颗粒炭、球状活性炭、成形活性炭、活性炭 纤维等。
应用
❖ 饮用水净化 ❖ 糖液脱色 ❖ 地下水处理 ❖ 废水处理 ❖ 矿石浮选
❖ 医药方面 ❖ 食品、饮料和食用油 ❖ 干洗 ❖ 电镀 ❖ 化学过程和其他
活性炭的化学组成
❖ 元素组成：C.O.H.Cl等 ❖ 有机官能团：羧基、 酚羟基、醌型羰基，此
常用三种过程来解释活化过程中产生孔隙的活 化机理： 1.原有闭塞孔的开放 2.原有孔隙的扩大 3.某些结构经选择性活化而产生新孔
活性炭的再生
通过除去活性炭孔隙中所吸附的物质可以使活 性炭得到再生。采用的再生方法取决于活性炭的类 型和吸附物质的性质。再生工艺最重要的设备使再 生炉。再生分三个阶段：干燥、分解和活化。 再生方法有： ❖ 热再生 ❖ 溶剂和化学药品再生 ❖ 生物再生法 ❖ 管式炉法 ❖ 光再生等
活性炭
简介：
活性炭为一种特殊的碳质材料，其优良 特点有：
❖ 发达的孔隙面积 ❖ 巨大的比表面积 ❖ 良好的稳定性质 ❖ 很强的吸附能力 ❖ 优异的可再生性
Βιβλιοθήκη Baidu
原料和分类
几乎任何含碳原料都可用来制活性炭， 生产原料有废咖啡渣、废塑料、玉米芯、和 污水处理产生的沉淀物等。最初用于活性炭 生产的原料有煤、焦炭、木片、锯末、椰壳、 石油焦分、泥煤等。
活性炭发展展望
随着环境问题的日益突出，活性炭作为 一种极好的吸附剂将会越来越受人们所重视。 其在废水处理方面、防毒方面、医疗应用如 血液透析上的作用更是不可替代的。未来在 各个领域里对活性炭的应用将会越来越多。
活性炭生产方法
❖ 物理活化法（气体活化法）：将炭化物加热 到某一温度并通入气体活化剂如CO2、O2 （空气）、水蒸汽等进行活化。
❖ 化学活化法：将含碳物质与化学药品活化剂 混合，然后炭化、活化，制取活性炭。
气体活化法活化原理
木材炭化期间，大部分非碳元素－氢和氧在高 温下以气体形式脱除，而不含氢氧元素的碳形成类 似石墨的基本微晶结构，基本微晶的相互排列是不 规则的，微晶之间留有空隙。
影响吸附的各种因素
❖ 除气（定量测定之前须将覆盖的物理吸附膜除去） ❖ 压力（在结果准确和压力一致情况下可适当提高除
气压力）
❖ 温度和时间 ❖ 吸附质 ❖ 实验室间的试验
毛细凝聚现象
当可凝性气体在膜微孔中的压力高于气 体在孔内的饱和蒸气压时，可能产生毛细管 凝聚。由于孔内凝聚液体的阻塞作用，导致 非凝聚性气体的渗透速率下降，膜的选择性 提高。气体在微孔(毛细管)中产生凝聚应符 合Kelvin方程。 ❖ 方程表明，当凝聚物质与膜材料之间的接 触角θ<90°时，毛细管凝聚才有可能发生。