常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸

活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念活性炭的强吸附性能除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关外（其比表面积可500-1700m2/g），还与细孔的行状和分布以及表面化学性质有关。

活性炭的细孔一般为1～10nm，其中半径在2nm以下的微孔占95％以上，对吸附量影响最大；过渡孔半径一般为10～100nm，占5％以下，它为吸附物质提供扩散通道，影响扩散速度；半径大于100nm、所占比例不足1％的大孔也是作为提供扩散通道的。

活性炭的吸附通道决定影响吸附分子的大小，这是因为孔道大小影响吸附的动力学过程。

有报道认为，吸附通道直径是吸附分子直径的1.7～21倍，最佳范围是1.7～6倍，一般认为孔道应为吸附分子的3倍。

活性炭表面化学性质可以说其本身是非极性的，但由于制造过程中处于微晶体边缘的碳原子共价键不饱和而易与其他元素（如H、O）结合成各种含氧官能团，如羟基、羧基、羰基等，以致活性炭又具有微弱的极性，并具有一定的化学和物理吸附能力。

这些官能团在水中发生离解，使活性炭表面具有某些阴离子特性，极性增强。

为此，活性炭不仅可以除去水中的非极性物质，还可吸附极性物质，优先吸附水中极性小的有机物，含碳越高范德华力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金属离子及其化合物。

活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害的游离氯。

因为活性炭是一种非极性吸附剂，外观为暗黑色，粒状。

主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。

活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经加热脱水、炭化、活化制成的。

具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为20~30埃。

此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基官能团，可以对各种性质的有机物进行化学吸附、以及静电引力作用。

因此，可以脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、胶体及游离氯等。

吸附剂2009-02-22 23:16虽然吸附现象早已为人们发现和熟知，但是作为工业上应用则是近几十年的事情。

从理论上讲，固体物质的表面对于流体都具有一定的物理吸附作用，但要达到工业上的使用要求，还需要有一个选择与评价的问题，这是吸附操作中首先要解决的问题。

1．对工业吸附剂的要求(1)要有巨大的内表面积和大的孔隙率也就是说，吸附剂必须是具有高度疏松结构和巨大暴露表面的多孔物质。

只有这样，才能给吸附提供很大的表面。

吸附剂的有效表面包括颗粒的外表面和内表面，而内表面总是比外表面大得多，例如硅胶的内表面高达600m2／g，活性炭的内表面可高达1000m2／g。

这些内部孔道通常都很小，有的宽度只有几个分子的直径，但数量极大，这是由吸附剂的孔隙率决定的。

因此，要求吸附剂要有很大的孔隙率。

除此之外，还要求吸附剂具有合适的孔隙和分布合理的孔径，以便吸附质分子能到达所有的内表面而被吸附。

(2)对不同的气体要具有选择性的吸附作用工业上应用吸附剂的目的，就是为了对某些气体组分有选择地吸附，从而达到分离气体混合物的目的。

因此要求所选的吸附剂对所要吸附的气体具有很高的选择性。

例如活性炭吸附二氧化硫(或氨)的能力，远大于吸附空气的能力，故活性炭能从空气与二氧化硫(或氨)的混合气体中优先吸附二氧化硫(或氨)，达到净化废气的目的。

(3)吸附容量要大吸附剂的吸附容量是指一定温度下，对于一定的吸附质浓度，单位质量(或体积)的吸附剂所能吸附的最大吸附质质量。

吸附容量大小的影响因素很多，它包括吸附剂的表面大小，孔隙率大小和孔径分布的合理性，还与分子的极性以及吸附剂分子上官能团的性质有关。

(4)要有足够的机械强度和热稳定性及化学稳定性吸附剂是在湿度、温度和压力条件变化的情况下工作的，这就要求吸附剂有足够的机械强度和热稳定性，对于用来吸附腐蚀性气体时，还要求吸附剂有较高的化学稳定性。

当采用流化床吸附装置时，对吸附剂的机械强度要求更高，主要原因是在流化状态下运行，吸附剂的磨损大。

常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸（第一部分）贴一些长期积累的常见吸附质运动分子直径或分子结构尺寸数据（这些数据大部分来源于国外发表的活性炭论文），目的是为本行业技术人员提供一些应用技术依据（本人不负责这些数据的精确性）。

以下数据的单位均为纳米（nm、毫微米、10^-9米、10^-6毫米、10^-3微米、10埃、10亿分之一米、100万分之一毫米)。

氮0.36 氧0.34 二氧化碳0.33 氩0.38 二氧化硫0.41 三氧化硫0.41 硫酸0.43 气相水0.29 二硫化碳0.37 四氯化碳0.59 氨0.26 甲烷0.38 乙烷0.40 丙烷0.42 丙烯0.40 正丁烷0.43 异丁烷0.51 异戊烷0.49 新戊烷0.62 氯乙烷0.53 甲醇0.43 二氯甲烷0.33 苯0.75*0.66*0.32 甲苯0.67 邻二甲苯0.69 间二甲苯0.70 （阿尔法）蒎烯0.75 2-丙醇0.70 异辛烷0.59 环已烷0.72*0.66*0.51常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸（第二部分）噻吩0.53 四氯乙烯0.75 CFC（氟利昂）114B2：0.60 结晶紫1.31 苯酚0.69 酸性红1.9 赤藓红1.9 三硝基甲苯1.2 乙酸戊酯0.73 三氯乙烯0.73 CFC113：0.82 亚甲兰1.09 二甲酚橙1.44 碘0.56 高锰酸钾 1.0 糖蜜2.8 叔丁基苯0.71 直接红79：2.75*0.92 维生素B2：1.298*1.076*0.205 维生素B12：1.412*1.835*1.14 2，2-二甲基丁烷0.60 异戊酸二乙酯0.76 异戊烷（水相中）0.70 1，3，5-三乙苯0.84 乙烯（水相中）0.44 水（25摄氏度）0.32 苯0.68 乙醇0.51 三氯甲烷0.65 氨（缔合态）0.38常见吸附质分子尺寸（第三部分）鞣酸1.6 木素磺酸钠4.0 十二烷基苯磺酸钠1.13 二价铜离子0.096 二价铅离子0.132 二价锌离子0.074 二价镉离子0.097 六水合三价铬离子0.922 六价铬酸盐1.0 六价铬离子0.8 三卤甲烷0.5 三氟溴氯乙烷0.36 四氟化碳0.46 六氟化碳0.55 碱萃腐植酸H-1（分子量大于12万）酸萃腐植酸H-2（分子量小于2.3万）阿尔法环状糊精1.14*0.648*0.497 贝塔环状糊精1.29*0.79*0.49 珈玛环状糊精1.31*0.87*0.49 酸性红88染料1.23*0.73*0.54 酸性蓝90染料2.09*1.84*0.53 直接红2染料2.52*1.08*0.26 直接黄11染料3.47*2.36*0.1 碱性蓝90染料1.41*0.58*0.4 2，3，7，8-PCDDs:1.8*1.0*0.4 钴酞箐1.3常见吸附质分子尺寸（第四部分）H+离子直径0.036nmCl-离子直径0.36nmHCl分子直径0.4nm左右石墨层间距0.3354nm氢的分子直径：0.274nm(纳米) 水~~~~~~：0.324nm 甲烷~~~~~：0.414nm 氨~~~~~~：0.444nm 二氧化炭~~：0.460nm 氯~~~~~~：0.44nm 甲醛~~~~~：0.45nm 磷~~~~~~：0.48nm 苯~~~~~~：0.58nm 甲苯~~~~~：0.60nm 二甲苯~~~~：0.62nm 钠共价半径： 1.54 离子半径：0.98K，1.33；Na，0.97；0．227，Na；0．275，K原子共价半径：K 202.5 F 64。

3a分子筛孔径与直径分子筛是一种具有高度有序孔隙结构的晶体，其内部具有一系列的微孔和介孔，可以通过选择不同的孔径和直径来调控其吸附、分离和催化等性能。

在分子筛的研究和应用中，针对不同的目标物质，需要选择合适的孔径和直径进行设计和调控。

孔径是指分子筛微孔和介孔孔隙结构的尺寸大小，通常用单位Angstrom（Å）表示。

微孔指的是孔径尺寸小于2 nm的孔隙，介孔则是指孔径尺寸在2-50 nm之间的孔隙。

分子筛可以通过合成方法的不同来控制微孔和介孔的孔径尺寸。

分子筛的孔径尺寸对其吸附、分离和催化性能起着重要影响。

孔径较小的分子筛具有较高的选择性，可以选择性吸附和分离较小分子；而孔径较大的分子筛则具有较高的吸附和催化活性，可以吸附和催化较大分子。

因此，在应用中需要根据目标物质的尺寸选择合适的孔径尺寸。

直径是指分子筛晶体的晶胞尺寸或颗粒尺寸的大小。

晶胞尺寸是指分子筛晶体中重复单元的尺寸，颗粒尺寸则是指分子筛晶体的颗粒大小。

晶胞尺寸和颗粒尺寸可以通过合成方法和后处理方式进行调控。

分子筛的直径对其表面积和孔隙容积起着重要影响。

较小直径的分子筛具有较高的表面积和孔隙容积，可以提供更多的吸附位点和催化活性位点，从而具有较高的吸附和催化性能。

较大直径的分子筛则具有更少的表面积和孔隙容积，但同时具有更好的物质传递性能。

因此，在应用中需要根据目标物质的吸附和传递需求选择适当的直径尺寸。

在实际应用中，可以通过选择不同的分子筛孔径和直径来实现对目标物质的选择性吸附、分离和催化。

例如，对于气体分离，可以选择孔径尺寸与目标气体分子尺寸相匹配的微孔分子筛；对于液相吸附和分离，可以选择具有适当孔径和直径的介孔分子筛。

此外，不同孔径和直径的分子筛还可用于催化反应，通过选择不同的孔径尺寸和直径尺寸实现不同的反应选择性。

综上所述，分子筛的孔径和直径是实现其吸附、分离和催化性能调控的重要参数。

在应用中，需要根据目标物质的尺寸和要求选择合适的孔径和直径，以实现对目标物质的选择性吸附、分离和催化。

常用VOCs吸附材料介绍可用于VOCs气体捕集的吸附剂主要为多孔材料，如活性炭、活性炭纤维、硅藻土、介孔二氧化硅、金属有机骨架（MOFs）以及分子筛等，下面分别介绍下相关吸附材料特性。

活性炭和活性炭纤维属于炭基多孔材料，吸附容量大、耐酸碱且成本低廉，是应用最为广泛的吸附剂材料，然而其丰富的表面基团易于与VOCs分子发生化学吸附或形成稳定的氢键，解吸/脱附不彻底，且炭基材料不耐高温导致再生困难；硅藻土是由无定形水合二氧化硅组成的硅藻壳，水热稳定性差且主要为大孔结构，不利于低浓度下的VOCs气体吸附；介孔二氧化硅同样受限于自身较大的介孔孔道，对动力学直径较小的VOCs分子吸附结合力相对较弱，富集低浓度VOCs气体能力较差；金属有机骨架化合物（MOFs）是一种新兴的多孔材料，对VOCs分子具有较高的吸附容量，但其前驱体制备成本高，合成时需使用大量的有机溶剂，且热稳定性差，目前尚处于基础研发阶段；沸石分子筛是一种人工合成的结晶态的硅酸盐，具有在分子尺寸上高度有序、孔径可调的微孔孔道，骨架结构丰富，可根据VOCs分子大小进行选择性吸附，且分子筛热稳定性好，易于再生。

目前，分子筛已广泛用于工业上吸附/分离过程，其中分子筛转轮技术已成功应用于工业排放VOCs气体的吸附捕集。

分子筛是[TO4]（T：Si、Al、Ti、Sn等）四面体结构单元按特定方式连接形成的骨架拓扑结构。

截至2016年，国际分子筛协会（IZA-SC）公布了231种分子筛的骨架拓扑结构（通常采用三个字母形式来表示，如CHA、MFI、FAU等），丰富多样的骨架拓扑决定了分子筛具有多变的孔道结构（尺寸、维度以及联通性）和独特的笼结构，常见的分子筛孔道尺寸分布在0.35~0.9nm之间，基本上与VOCs 分子尺寸相对应，而笼结构提供了VOCs分子的吸附空间，使其具有高吸附容量。

因此，对于特定VOCs的捕集，可以选择孔径与其动力学直径相匹配的分子筛吸附剂，减弱分子扩散和努森扩散效应的影响，提高孔内吸附速率，加强VOCs分子在孔/笼内的有效吸附，提高分子筛吸附剂对VOCs分子的吸附容量。

常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸（第一部分）贴一些长期积累的常见吸附质运动分子直径或分子结构尺寸数据（这些数据大部分来源于国外发表的活性炭论文），目的是为本行业技术人员提供一些应用技术依据（本人不负责这些数据的精确性）。

以下数据的单位均为纳米。

氮0.36 氧0.34 二氧化碳0.33 氩0.38 二氧化硫0.41 三氧化硫0.41 硫酸0.43 气相水0.29 二硫化碳0.37 四氯化碳0.59 氨0.26 甲烷0.38 乙烷0.40 丙烷0.42 丙烯0.40 正丁烷0.43 异丁烷0.51 异戊烷0.49 新戊烷0.62 氯乙烷0.53 甲醇0.43 二氯甲烷0.33 苯0.75*0.66*0.32 甲苯0.67 邻二甲苯0.69 间二甲苯0.70 （阿尔法）蒎烯0.75 2-丙醇0.70 异辛烷0.59 环已烷0.72*0.66*0.51常见吸附质的运动分子直径或结构尺寸（第二部分）噻吩0.53 四氯乙烯0.75 CFC（氟利昂）114B2：0.60 结晶紫1.31 苯酚0.69 酸性红1.9 赤藓红1.9 三硝基甲苯1.2 乙酸戊酯0.73 三氯乙烯0.73 CFC113：0.82 亚甲兰1.09 二甲酚橙1.44 碘0.56 高锰酸钾1.0 糖蜜2.8 叔丁基苯0.71 直接红79：2.75*0.92 维生素B2：1.298*1.076*0.205 维生素B12：1.412*1.835*1.14 2，2-二甲基丁烷0.60 异戊酸二乙酯0.76 异戊烷（水相中）0.70 1，3，5-三乙苯0.84 乙烯（水相中）0.44 水（25摄氏度）0.32 苯0.68 乙醇0.51 三氯甲烷0.65 氨（缔合态）0.38常见吸附质分子尺寸（第三部分）鞣酸1.6 木素磺酸钠4.0 十二烷基苯磺酸钠1.13 二价铜离子0.096 二价铅离子0.132 二价锌离子0.074 二价镉离子0.097 六水合三价铬离子0.922 六价铬酸盐1.0 六价铬离子0.8 三卤甲烷0.5 三氟溴氯乙烷0.36 四氟化碳0.46 六氟化碳0.55 碱萃腐植酸H-1（分子量大于12万）酸萃腐植酸H-2（分子量小于2.3万）阿尔法环状糊精1.14*0.648*0.497 贝塔环状糊精1.29*0.79*0.49 珈玛环状糊精1.31*0.87*0.49 酸性红88染料1.23*0.73*0.54 酸性蓝90染料2.09*1.84*0.53 直接红2染料2.52*1.08*0.26 直接黄11染料3.47*2.36*0.1 碱性蓝90染料1.41*0.58*0.4 2，3，7，8-PCDDs:1.8*1.0*0.4木炭和活性炭具有很强的吸附性，为什么？最佳答案从三个方面来说明：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。

物理吸附之基础知识汇总1一、真实的表面是什么样的？立方体和球体是在数学计算上最简单的理想模型。

对于边长为Lcm立方体，其表面积为6L2cm2。

但在现实情况中，数学中的理想几何形状是根本不存在的，因为在显微镜下看所有真实表面，它们都是有缺陷，都是凸凹不平的。

如果有一个“超级显微镜”，你就能看到表面有多粗糙，这不仅是由于空隙，孔道，台阶和其它的非理想情况，更是由于原子或分子轨道的分布。

这些表面的不规则性总是创造出比相应的理论面积更大的真实表面积。

二、什么是孔隙度？孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。

三、孔宽是如何分类的？按照国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）在1985年的定义和分类，孔宽即孔直径（对筒形孔）或两个相对孔壁间的距离（对裂隙孔）。

因此，1）、大孔（macropore）是孔宽大于50nm的孔。

2）、超微孔（ultramicropore）：孔宽小于0.7nm的较窄微孔；1）、微孔（micropore）是指内部孔宽小于2nm的孔；2）、介孔（mesopore）是宽度介于2nm到50nm的孔；3）、极微孔（supermicropore）：孔宽大于0.7nm的较宽微孔。

4）、纳米孔（nanopore）：包括微孔、介孔和大孔，但上限仅到100nm；四、什么是吸附？它与吸收有什么区别？固体表面的气体与液体有在固体表面自动聚集，以求降低表面能的趋势。

这种固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的表面吸附（adsorption）。

整个固体表面吸附周围气体分子的过程称为气体吸附。

事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有用信息。

当吸附物质分子穿透表面层，进入松散固体的结构中，这个过程叫吸收（absorption）。

有时，区分吸附和吸收之间的差别是困难的，甚至是不可能的，这样，更方便或更广泛使用的术语吸着（sorption）就包含了吸附和吸收这两种现象，以及由此导出的术语：吸着剂（sorbent），吸着物（sorbate）和吸着物质或吸着性（sorptive）。