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脱硫活性炭吸附机理与过滤原理对比

2017-06-20 09:37:45 益达滤材 阅读

脱硫活性炭吸附机理与过滤原理对比

  脱硫活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应,表现出催化剂的活性。例如脱硫活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。

  由于脱硫活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在,对多种反应具有催化剂的活性,例如使氯气和一氧化碳生成光气。

   由于脱硫活性炭和载持物之间会形成络合物,这种络合物催化剂使催化活性大增,例如载持钯盐的脱硫活性炭,即使没有铜盐的催化剂存在,烯烃的氧化反应也能催化进行,而且速度快、选择性高。   由于脱硫活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很好的耐热性、耐酸性、耐碱性,可作为催化剂的载体。例如,有机化学中加氢、脱氢环化、异构化等的反应中,煤质柱状活性炭是铂、钯催化剂的优良载体。

  脱硫活性炭吸附机理

  (一)物理吸附说

  脱硫活性炭晶体是由诸多晶面组成的,晶面上碳原子呈六方形格子排列,每个碳原子以共价键与相邻的三个碳原子相键合,晶格中形成空穴或空隙,处于晶体边缘这些空穴或空隙将出现未饱和键,具有吸附活性。空隙度愈高表面积愈大,其活性点就愈多,吸附活性将愈大。活性炭的吸附是由于范德华力引起的物理吸附。

  (二)电化学吸附说

  活性炭与氧接触时被还原为羟基,并析出过氧化氢,碳失去电子而荷正电,故可吸附阴离子,其反应为:

  n02+2H20+2e-→H202+20H-

  n

  C一2e→C2+

  (三)离子交换说

  含金浸出液中的Au(CN)2-在与活性炭作用时滞留在活性炭的微孔内壁的活性中心上,这种活性中心(称为氧化性点)能释放出阴离子并与Au(CN)2- 进行离子交换反应,从而使Au(CN)2 -吸附于活性炭上。

  (四) 双电层说

  金氰络离子[Au(CN)2-]在活性炭微孔壁上活化点吸附后,形成局部负电区,在静电作用下,矿浆中的正离子Me+产生定向运动,并与Au(CN)2-形成双电层,双电层不稳定并进而形成离子偶Me·Au (CN)2。离子偶在CO、H2及H2O等的氧化还原作用下,终形成Au(CN)2、Au及Au3CN等。

  脱硫活性炭吸附原理:

  1.分类

  范德华力——物理吸附

  化学键——化学吸附

  项 目 吸 附 类 型

  物理吸附 化学吸附

  作用力 分子引力(范德华力) 剩余化学键力

  选择性 一般无选择性 有选择性

  形成吸附层 单分子或多分子吸附层均可 只能形成单分子吸附层

  吸附热 较小,一般41.9kJ/mol以内 较大,一般在83.7~418.7kJ/mol之间

  吸附速度 快,几乎不要活化能 慢,需要一定的活化能

  可逆性 较易解吸 化学价键力时,吸附不可逆

   温度 放热过程;低温有利于吸附 温度升高,吸附速度增加

  2.吸附等温式

  1)吸附平衡及吸附量

  ⑴.吸附平衡 吸附和解吸是一个可逆的平衡过程。当吸附速度和解吸速度相等,就达到了吸附平衡。吸附量是吸附平衡时单位重量吸附剂上所吸附的吸附质重量。它可以表示吸附剂吸附能力的大小。一定容积和一定浓度的吸附质溶液中,投加一定的吸附剂,经搅拌混合直至吸附平衡,即测定溶液中残余的吸附质浓度,稳定不变时为止,则吸附量:

  2)吸附等温式

  一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式成为吸附等温式。

  固体表面吸附水溶液中溶解及胶体物质

  Freundlich吸附等温式——低浓度

  Langmuir吸附等温式——单分子层

  脱硫活性炭机械特性

  (1)粒度:采用一套标准筛筛分法,求出留在和通过每只筛子的脱硫活性炭重量,表示粒度分布。

  (2)静观密度或堆密度:饮食孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位体积煤质柱状活性炭的重量。

  (3)体积密度和颗粒密度:饮食孔隙容积而不饮食颗粒间空隙容积的单位体积煤质柱状活性炭的重量。

  (4)强度:即煤质柱状活性炭的耐破碎性。

  (5)耐磨性:即耐磨损或抗磨擦的性能。

  这些机械性质直接影响椰壳活性炭应用,例如:密度影响容器大小;粉炭粗细影响过滤;粒炭粒度分布影响流体阻力和压降;破碎性影响煤质柱状活性炭使用寿命和废炭再生。

  活性炭在活化过程中形成大量的各种形状的细微孔,构成了巨大的具有吸附作用的表面积,其比表面积为500~1200m2/g,比表面积越大,吸附效果越好。

  活性炭过滤原理是什么?活性炭对水中杂质物的去除作用,是基于活性炭的活性表面和不饱和化学键。

  由于活性炭的表面积很大(500~1500m2/g)。加之表面又布满了平均直径为2~3nm的微孔,所以活性炭具有很高的吸附能力。

  同时,由于活性炭表而上的碳原子在能量上是不等值的,这些原子含有不饱和键,因此具有与外来分子或基团发生化学作用的趋势,对某些有机物有较强的吸附力。

  研究证明,活性炭对氯的吸附,不完全是其表而对氯的物理吸附作用,而是由于活性炭表而起了催化作用,促使游离氯的水解,和产生新生态氧的过程加速。



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