活性炭微孔结构对丁烷吸附的影响

活性炭得吸附原理活性炭得吸附可分为物理吸附与化学吸附。

一、物理吸附主要发生在活性炭去除液相与气相中杂质得过程中。

活性炭得多孔结构提供了大量得表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质得目得。

就象磁力一样,所有得分子之间都具有相互引力。

正因为如此,活性炭孔壁上得大量得分子可以产生强大得引力,从而达到将介质中得杂质吸引到孔径中得目得。

必须指出得就是,这些被吸附得杂质得分子直径必须就是要小于活性炭得孔径,这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。

这也就就是为什么我们通过不断地改变原材料与活化条件来创造具有不同得孔径结构得活性炭,从而适用于各种杂质吸收得应用。

二、物理吸附除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭得表面。

活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量得化学结合、功能团形式得氧与氢,例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。

这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附得物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭得表面。

活性炭得吸附正就是上述二种吸附综合作用得结果。

当活性炭在溶液中得吸附速度与解吸速度相等时,即单位时间内活性炭吸附得数量等于解吸得数量时,此时被吸附物质在溶液中得浓度与在活性炭表面得浓度均不再变化,而达到了平衡,则此时得动平衡称为活性炭吸附平衡,此时被吸附物质在溶液中得浓度称为平衡浓度。

三、影响活性炭吸附性能得因素选择得活性炭质量达不到要求标准活性炭中得酸碱度、氯化物、硫酸盐不合格或炭粒过细使溶液染色不易滤清,影响制剂得质量。

活性炭中锌盐、铁盐不合格,如铁盐含量较高,可使输液中某些药物如维生素c、对氨基水杨酸钠等变色。

脱色力差或不合格,导致制剂杂质含量增加。

活性炭质量差,本身所含杂质较多能污染药液,往往导致制剂澄明度与微粒不合格,而且还影响制剂得稳定性,所以在配制大输液时,一定要选用一级针用活性炭。

四、活性炭得用法对制剂质量得影响活性炭分次加入比一次加入吸附效果好,这就是因为活性炭吸附杂质到一定程度后吸附与脱吸附处于平衡状态时,吸附效力已减弱所致。

技术参数说明一、活性炭吸附力的作用指标：1.碘值（400~1300）：是指活性炭在0.02N 12/KL水溶液中吸附的碘的量。

碘值与直径大于10A 的孔隙表面积相关联。

活性炭价格高低，碘值是判断的标准之一。

2.丁烷值：丁烷值是饱和空气与丁烷在特定温度和特定的压力下通过炭床后，每单位重量的活性炭吸附的丁烷数量。

3.灰粉(6-16)：活性炭的灰粉有两种，一种是表面灰粉，另外一种是内在灰粉，平时说的活性炭的灰粉是指内在灰粉。

4.水分(<5)：是测量碳所含水的多少，即活性炭中被吸附的水的重量的百分比。

5.硬度：硬度值是指颗粒活性炭在RO-TAP仪器中对钢球衰变运动的阻力。

硬度是测量活性炭机械强度的指标。

6.四氯化碳CTC (%)：四氯化碳值是总孔容的指示器，是用饱和的零摄氏度的CCI4气流通过25度的炭床来测量的。

即活性炭吸附功能靠的是四氯化碳值,测定方法是用活性炭吸附四氯化碳,测量出来的结果就是活性炭的吸附率。

一般活性炭四氯化碳值最高是80. 北京和河北的活性炭厂家有80%以上能够达到60%。

7.糖蜜值糖蜜值是测量活性炭在沸腾糖蜜溶液的相对脱色能力的方法。

糖蜜值被解读为孔直径大于28A的表面积。

因为糖蜜是多组分的混合物，必须严格按照说明测试本参数。

糖蜜值是用活性炭标样和要测试的活性炭的样品处理糖蜜液，通过计算过滤物的光学密度的比率而得。

8.堆积重 (400-600)：堆积重是测量特定量炭的质量的方法。

通过逐渐把活性炭添加一个有刻度圆桶内至100cc，并测量其质量。

该值被用于计算填充特定吸附装置所需活性炭数量。

简单地说，堆积重是活性炭每单位体积的重量。

9.颗粒密度颗粒密度是每单位体积颗粒炭的重量，不包括颗粒以及大于0.1mm裂隙间的空间。

10.亚甲蓝 (100-300)亚甲蓝值是指 1.0克炭与1.0 mg/升浓度的亚甲蓝溶液达到平衡状态时吸收的亚甲蓝的毫克数。

11.磨损值磨损值是测量活性炭的耐磨阻力的指标。

活性炭的指标和选择碘值碘值是指活性炭在0.02N 12/KL水溶液中吸附的碘的量。

碘值与直径大于10A 的孔隙表面积相关联, 碘值可以理解为总孔容的一个指示其器。

糖蜜值糖蜜值是测量活性炭在沸腾糖蜜溶液的相对脱色能力的方法。

糖蜜值被解读为孔直径大于28A的表面积。

因为糖蜜是多组分的混合物，必须严格按照说明测试本参数。

糖蜜值是用活性炭标样和要测试的活性炭的样品处理糖蜜液，通过计算过滤物的光学密度的比率而得。

堆积重堆积重是测量特定量炭的质量的方法。

通过逐渐把活性炭添加一个有刻度圆桶内至100cc，并测量其质量。

该值被用于计算填充特定吸附装置所需活性炭数量。

简单地说，堆积重是活性炭每单位体积的重量。

颗粒密度颗粒密度是每单位体积颗粒炭的重量，不包括颗粒以及大于0.1mm裂隙间的空间。

颗粒密度是用水银置换来测定的。

四氯化碳四氯化碳值是总孔容的指示器，是用饱和的零摄氏度的CCI4气流通过25度的炭床来测量的。

在规定的时间间隔内，测量被吸附的CCI4的重量直到样品的重量变化可以忽略不计为止。

亚甲蓝亚甲蓝值是指1.0克炭与1.0 mg／升浓度的亚甲蓝溶液达到平衡状态时吸收的亚甲蓝的毫克数。

硬度硬度是测量活性炭机械强度的指标。

重量的改变，用百分比表示。

更确切地讲，硬度值是指颗粒活性炭在RO-TAP仪器中对钢球衰变运动的阻力。

在炭与钢球接触过以后，通过利用筛子上的炭的重量来计算硬度值。

磨损值磨损值是测量活性炭的耐磨阻力的指标。

该实验测量MPD的变化，通过百分比来表示。

颗粒活性炭的磨损值说明颗粒在处理过程中降低颗粒的阻力。

它是通过在RO_TAP机器中将炭样品和钢球接触，测定最终的颗粒平均直径与原始颗粒的平均直径的比率来计算的。

丁烷值丁烷值是饱和空气与丁烷在特温度和特定的压力下通过炭床后，每单位重量的活性炭吸附的丁烷的量。

灰分活性炭中包含无机物，通常是铝和硅。

灰分是研磨成粉状的碳在954摄氏度时燃烧3个小时的剩余残渣。

从技术角度看，灰分是活性炭矿物氧化物的组分。

轻烃类VOCs在活性炭上的动态吸附行为张晓露;鞠峰;栾辉;修光利;凌昊【摘要】采用BET,XRD,FTIR技术对两类椰壳活性炭进行了表征,考察了空速和吸附温度对正戊烷和正己烷动态吸附穿透容量(DPC)及穿透时间的影响,并对正戊烷和正己烷的二元竞争吸附过程进行了研究.结果表明:两类活性炭材料的组成和官能团结构相似,具有大量微孔的片状活性炭(FAC)有利于轻烃类VOCs的吸附;采用FAC 吸附正己烷时,DPC对空速和温度变化不敏感;二元竞争吸附过程中,开始阶段正戊烷和正己烷同时被吸附,随后已被吸附的正戊烷被强吸附质正己烷部分置换,直至正己烷吸附饱和,与一元吸附相比,正己烷的DPC和饱和吸附容量略有增加,正戊烷的DPC和饱和吸附容量大幅降低.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】8页(P437-444)【关键词】活性炭;挥发性有机物(VOCs);动态吸附;竞争吸附;轻烃【作者】张晓露;鞠峰;栾辉;修光利;凌昊【作者单位】华东理工大学化工学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学资源与环境工程学院,上海 200237;中国石油安全环保技术研究院,北京 102206;华东理工大学资源与环境工程学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海 200237【正文语种】中文【中图分类】X701.7石化行业从原料开采、运输、加工到产品生产、储运、销售等各个环节都存在挥发性有机物（VOCs）排放。

VOCs的直接排放会引起大气、土壤和水源污染，破环生态环境，影响农业和人类生活，因而其排放的治理成为环保关注的焦点。

目前VOCs治理的方式主要包括催化氧化［1-2］、冷凝［3］、吸收［4］、吸附［5］以及膜过滤［6-7］等。

其中，吸附法是一种用于中低浓度、大处理量VOCs的治理手段，具有脱除效果好、再生简单、吸附剂可实现重复利用、环保价值高的特点，常用于石化行业的VOCs治理。

活性炭对各种有机物质之吸附容量活性炭的吸附容量因成分而异。

醇类包括乙醇、甲醇、丁醇和戊醇，吸附容量分别为21％、10％、34％和35％。

有机酸包括醋酸（乙酸）、酪酸、甲酸、棕榈酸、丙酸、丙烯酸和辛酸，吸附容量在7％至35％之间。

无机气体包括胺、溴、二硫化碳、四氯化碳、气、溴化氢、氯化气、氟化氢、碘化气、硫化气、碘、硝酸、二氧化氨、臭氧、二氧化硫、三氧化硫和硫酸，吸附容量在3％至45％之间。

鹵化烴類包括三氯乙烯，吸附容量为40％。

这些吸附容量数据可以用于各种应用，例如木精、溶剂、杂醇油、药品、体臭、棕榈油、动物臭、刺激臭、粘胶、溶剂滅火用、顏料制造、燃烧气体、氟、腐蛋臭、放電管、燃烧排气、乾洗用等。

芳香烃类包括苯、硝基（代）笨、甲苯和二甲苯，吸附容量在5％至26％之间。

脂肪类碳化氢包括丙烷、丙烯、癸烷、庚烷、己烯和壬烷，吸附容量在5％至35％之间。

醚包括乙醚、二异丙醚、甲醚和丁醚，吸附容量在8％至30％之间。

酯包括醋酸戊酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯和醋酸甲酯，吸附容量在10％至41％之间。

醛包括乙醛、丙醛、丁醛和甲醛，吸附容量在7％至28％之间。

其他化合物包括石碳，吸附容量为20％。

这些吸附容量数据可以用于各种应用，例如溶剂、燃料、煤气、灯油、汽油、医药品、漆溶剂、燃烧排气、柴油廢气、合成用剂、苯酚烧脂三氯甲烷、三碘甲烷、異丙基氯、氯化甲烷、二氯甲烷、四氯代甲烷、麻醉藥、防腐用、冷煤、黃萝蔔硷菜臭、蒜、蔥、汙水、甲酚、皮啶、糞臭素、松节油、吉草酸、蓋醇、烟硷、茨酮、汙水臭、廁所臭、料理臭、食物臭、包裝室臭、体臭和脚臭。

总之，活性炭的吸附容量因成分而异，可以应用于各种应用中。

甲烷在活性炭上吸附的实验及理论分析近年来，活性炭作为一种新型的绿色催化剂被越来越多的公司和科学家所重视，其表面吸附特性是研究它的重要部分。

它是一种大孔性炭，具有很大的表面特性，可以有效吸附大分子物质，特别是有机物。

活性炭对甲烷（CH4）的吸附也受到了重视，因为甲烷是一种常见的甲烷，它存在于许多环境中，对臭氧层的影响很大。

因此，研究甲烷在活性炭上的吸附特性，可以为活性炭应用于有机污染物的去除提供重要的理论依据。

甲烷是一种无色和无臭的气体，它是一种非常简单的有机物，分子量很小，具有很强的渗透性，容易在空气中扩散，很难在大气中进行控制。

据估计，地球上大约有6000亿吨甲烷，温室气体贡献率约为25％。

甲烷是一种有害气体，它具有温室效应，对全球气候变化产生了显著影响。

由于甲烷的活性，它在臭氧层的影响力也越来越大，因此减少温室气体的排放就很重要了。

活性炭系统是用来处理有害气体的有效系统，它拥有超大的表面积，具有良好的吸附性能。

研究表明，活性炭有很强的吸附性能，对甲烷的吸附量可以达到5％以上，可以显著减少固体废弃物中甲烷的排放量。

活性炭不仅可以吸附大分子有机物，而且还可以有效地去除甲烷，从而有效地控制甲烷的排放量，实现温室气体减排目标。

活性炭对甲烷的吸附性能受到各种因素的影响，包括温度、压力、浓度、催化剂的形状和表面功能性团簇等。

甲烷一般在低温下吸附在活性炭上，随着温度的升高，甲烷在活性炭上的吸附量会降低。

此外，浓度越高，甲烷吸附量也越高。

催化剂的形状和表面功能性团簇也会对甲烷的吸附性能产生影响，不同的催化剂的形状和表面功能性团簇会产生不同的吸附行为。

因此，正确控制这些变量，可以获得最优的甲烷吸附效果。

活性炭的吸附机理也是影响甲烷吸附性能的重要因素。

研究表明，活性炭通过质子交换、体积填充等机制与甲烷发生间接相互作用，从而实现甲烷的吸附。

同时，活性炭表面的孔洞状聚合物也把甲烷固定在表面上，从而形成甲烷的吸附层，进一步提高了吸附性能。

丙烷和丙烯的吸附分离
丙烷（C3H8）和丙烯（C3H6）是两种具有不同化学结构的烃类化合物。

由于它们的分子结构差异，可以利用吸附分离技术对丙烷和丙烯进行分离。

吸附分离是一种基于物质在吸附剂表面的亲和力差异进行分离的方法。

对于丙烷和丙烯的分离，可以考虑以下几种吸附分离方法：
1.活性炭吸附：活性炭是一种常用的吸附剂，具有较大的比
表面积和高度发达的孔隙结构。

丙烷在活性炭上的吸附能
力高于丙烯，因此可以利用活性炭对两者进行吸附分离。

通过调节操作条件，如温度，压力和吸附剂选择，可以实
现对丙烷和丙烯的有效分离。

2.分子筛吸附：分子筛是一种孔径尺寸较小的晶体结构，具
有特定的选择性吸附性能。

通过选择孔径大小和化学亲和
性不同的分子筛，可以实现对丙烷和丙烯的区分吸附。

丙
烯由于分子结构上的双键存在，在分子筛上的吸附性能会
有所不同，从而实现两者的分离。

3.液相吸附分离：在适当的溶剂体系中，丙烷和丙烯可以通
过选择性溶解性和吸附性的差异进行分离。

例如，可以采
用特定的溶剂体系，通过调节操作条件和萃取剂的选择，
实现对丙烷和丙烯的分离。

需要注意的是，吸附分离的效果受多种因素的影响，包括温度、
压力、吸附剂选择、溶剂选择等。

具体的吸附分离工艺需要根据实际情况进行优化和设计。

丁烷的化学性质与结构特征丁烷是一个无色、无味、有毒的气体，化学式为C4H10，它是一种烷烃类化合物，在化学上被称为正丁烷，它是一种烷基烷烃，含有四个碳原子和十个氢原子。

丁烷是燃料中重要的一种，特别是对于汽车和机动车辆来说，它是一种常用的燃料。

在自然界中，丁烷很少存在，但是它可以由石油等化石燃料和天然气中提取出来。

丁烷的化学性质主要表现在以下几个方面：1.燃烧性能丁烷是一种可燃气体，在空气中能够燃烧，燃烧时会产生二氧化碳和水，而且它的燃烧时很干净的。

丁烷的燃烧能量大，可用于燃烧发动机，如汽车和飞机等。

此外，丁烷燃烧时的热量和火焰的颜色也具有一定的特征。

2.化学反应性能丁烷的化学反应性能较为稳定，它不易被氧化剂氧气等攻击，在室温下也不会发生化学反应。

但是，在高温和高压下，或在氧化剂氧气、臭氧等存在下，丁烷就会发生氧化反应。

此外，与其他物质进行反应时，决定反应能力的主要因素是丁烷的平面结构和化学键的构成。

3.热力学性质丁烷的特征热力学性质包括了热值、摩尔热容、摩尔热膨胀系数、热导率、消光系数等。

其中，热值是丁烷被燃烧时释放的热量，它是燃烧反应的重要参数。

丁烷的特征热力学性质还包括其热膨胀、热导等各种热力学参数，这些参数对于丁烷的使用和应用具有重要的影响和作用。

丁烷的结构特征主要表现在以下几个方面：1.平面结构丁烷分子的碳原子和氢原子在空间上的位置十分有序，形成了一个完美的平面结构。

这个平面的对称轴在C2H3平面上。

在丁烷分子上任意选三点A、B和C，并在AB、BC上各作垂线，若三线交于同一点，则说明选的三点在一个平面上。

2.单键结构丁烷分子中的每个碳原子都与周围的氢原子形成了单键，这种碳-碳单键是分子之间相互连接的桥梁。

这样的单键结构决定了丁烷化合物的特殊化学性质和平面构型。

3.密度分布由于丁烷分子所形成平面结构的特殊性质，决定了它的分子密度在不同区域之间是不一样的。

一般来说，丁烷的密度较小，氦气、氢气等轻气体，将在丁烷的表面聚集。

（一）活性炭是什么?活性炭是一种由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、表面积大，吸附能力强的一类微晶质碳素材料。

它是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体，广泛应用于几乎所有的国民经济部门和人们的日常生活。

1. 活性炭分类－由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭品种不下千种。

1.1 按原料来源分,可分为木质活性炭(如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等)、矿物质原料活性炭(各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭)、其它原料制成的活性炭(如废橡胶、废塑料等制成的活性炭)。

1.2 按制造方法分，可分为化学法活性炭(化学炭)将含碳原料与某些化学药品混合后进行热处理，制取活性炭的方法叫化学法。

用化学法生产的活性炭又称为化学法活性炭或化学炭。

可以作为化学法的化学药品又称作活化剂，活化剂有氯化锌、氯化钙、碳酸钾、磷酸、磷酸二氢钾、硫化钾、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、硼酸等，总之许多酸、碱、盐都可以用作活化剂，主要仍活性炭的性能和经济性来考虑采用何种活化剂。

一般说来，化学炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直径或孔宽大于1.5纳米的孔隙）较发达，主要用于液相吸附精制和溶剂回收的气相（蒸汽）吸附场合。

化学法制造活性炭由于加入了化学药品在制造过程中应当极其重视环境保护以及产品中可能存在微量非原料带入的元素的影响问题。

1.2.2 物理法活性炭以炭为原料用水蒸汽、二氧化碳、空气（主要是氧）或它们的混合物（烟道气）为活化介质，在高温下（600～1000℃）进行活化制取活性炭的方法叫物理法。

物理法制造的活性炭叫物理法活性炭，也称作物理炭。

一般说来物理炭的微孔（孔直径或孔宽小于1.5纳米的孔隙）发达，主要用于气相吸附场合或小分子液相吸附场合。

1.2.3 化学--物理法或物理--化学法活性炭在了解化学炭和物理炭的同时，还应当提及化学--物理法或物理--化学法活性炭。

选用不同的原料和采用不同的化学法与物理法的组合可以对活性炭的孔隙结构进行调控，仍而制取许多性能不同的活性炭。

活性炭处理氨液的原理
活性炭是一种常见的吸附材料，可以用于处理氨液。

活性炭处理氨液的原理主要包括吸附和化学反应两个方面。

首先，活性炭通过吸附作用可以有效地去除氨液中的氨气。

氨气在氨液中以NH3的形式存在，活性炭具有大量的孔隙结构，表面积较大，并且带有一定的孔径分布。

当氨气经过活性炭时，气体分子可以进入孔隙中，并在孔隙和活性炭表面上发生吸附作用。

这是由于活性炭表面上的极性功能团可以与氨气分子间通过吸引力相互作用。

通过这种吸附作用，活性炭可以将氨气从氨液中捕获，从而降低氨浓度。

其次，活性炭还可以与氨液中的氨分子发生化学反应。

活性炭表面上的一些官能团具有一定的化学反应性，可以与氨气发生反应。

例如，活性炭表面上常见的羟基（-OH）官能团与氨气可以发生氨合成反应。

在这种反应中，羟基官能团上的氢原子被氨气中的氢原子替换，形成胺类化合物。

这种化学反应可以有效地将氨气转化为非挥发性的胺类物质，从而降低氨液中的氨浓度。

此外，活性炭还可以与氨液中的其他成分发生吸附和反应。

例如，氨液中可能还存在其他气体或有机物。

活性炭可以吸附这些气体或有机物，并降低其浓度。

同时，活性炭表面上的官能团也可以与这些气体或有机物发生化学反应，从而进一步净化氨液。

总的来说，活性炭处理氨液的原理是通过吸附和化学反应去除氨气，降低氨液中的氨浓度。

活性炭具有较大的表面积和孔隙结构，可以吸附氨气和其他杂质。

活性炭表面上的功能团具有一定的化学反应性，可以与氨气和其他成分发生化学反应，转化为非挥发性的物质。

这种工艺可以有效地净化氨液，提高其质量。

活性炭吸附原理吸附活性炭吸附的特性不但取决于其孔隙结构，而且取决于其表面化学性质——表面的化学官能团、表面杂原子和化合物。

不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质有明显的吸附差别。

在活化过程中，活性炭的表面形成大量的羟基、羧基、酚基等含氧表面络合物，不同种类的含氧基团是活性炭上的主要活性位，它们能使活性炭的表面呈现微弱的酸性、碱性、氧化性、还原性、亲水性和疏水性等。

这些构成了活性炭性能的多样性，同时影响活性炭与活性组分的结合能力。

一般而言，活性炭表面含氧官能团中的酸性化合物越丰富，吸附极性化合物的效率越高；而碱性化合物较多的活性炭易吸附极性较弱的或非极性的物质。

目前，为增强活性炭的吸附能力，常常对其进行改性处理。

通过化学氧化、还原以及负载等改性方法可使活性炭表面的化学性质发生改变，增加酸、碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质，或通过增加特定的表面杂原子或化合物来增强对特定吸附质的吸附。

1、活性炭中的C-C键是非极性键，活性炭分子可看成非极性的；活性炭表面虽然也存在羧基、羟基等极性键，但相对于C-C键而言少得多。

2、水为极性分子，气体大部分为非极性分子。

“相似相容原理”运用到这里的话，可理解为：活性炭对非极性的气体和非极性杂质的吸附作用更强，而对水等极性分子的吸附作用较弱。

（活性炭对极性分子的吸附主要通过活性炭表面极性键）3、水溶液中的水分子有个很特殊的性质：氢键。

水分子间通过氢键相互结合，氢键的强度非常大；水分子-水分子作用力>>活性炭-水分子作用力。

4、活性炭置于水溶液时：水分子之间通过氢键相互吸引，使非极性杂质分子和活性炭被相对孤立；活性炭通过吸附杂质分子来减低表面过剩的自由能。

（活性炭内部的C分子受到四面八方的力，受力均衡；而活性炭表面C分子只受到内部的力，受力不平衡，合力指向内部，故活性炭有吸附外界分子来平衡内部力的趋势，从而附近的分子在活性炭表面富集。

）。