石油化工廠對活性炭孔徑分布的吸附性能是由什么來決定的?
在回答這個問題之前,讓我們先來了解一下什么是活性炭吸附?活性炭對物質的吸附作用有兩種形式,分別是物理吸附和化學吸附;通常吸附質在石油化工專用活性炭表面的吸附由兩種吸附共同作用,吸附性能由活性炭的孔隙物理機構和表面化學性能決定。
石油化工專用活性炭孔隙結構
根據(UPAC)提供的分析標準,半徑r在0.35-2nm范圍內的孔為微孔,半徑r在2nm-50nm范圍內的孔為中孔(介孔),半徑r大于50nm的孔為大孔。不同孔徑的孔在吸附作用中起到的作用不同,大孔在活性炭材料中占得比例較小;中孔在吸附過程中往往會出現毛細管凝聚現象,在吸附脫附等溫線中以“滯后環”的形式表現;微孔在活性炭材料中所占比例大,影響整個吸附過程,對吸附量大小有決定性作用。
石油化工專用活性炭吸附質分子大小與吸附劑孔徑大小存在以下4種吸附特點:
⑴吸附質分子尺寸遠小于孔徑,吸附質容易脫附,低濃度下吸附量小;
⑵吸附質分子尺寸稍小與孔徑,吸附容易產生毛細管凝聚,吸附量大;
⑶吸附質分子尺寸等于孔徑,孔隙對吸附質分子的捕捉能力強;
⑷吸附質分子尺寸大于孔徑,由于分子篩作用,大于孔隙固沒有吸附作用。
故對于不同材料及孔隙類型應選擇適宜的吸附質進行分析。
石油化工專用活性炭材料孔徑測試過程中的表征:
對于活性炭材料而言其比表面積大,吸附量相當高,在測試過程中隨著壓力的上升期吸附量會迅速升高,尤其是在P/P0在小于0.1時,當P/P0高于0.1后隨著壓力的上升吸附量仍會持續增加,但上升趨勢會減緩,并在較高壓力區間形成“滯后環”,滯后環的形成由活性炭材料中豐富的介孔造成,即在這一區間的吸附產生了毛細管凝聚。在石油化工活性炭的選擇類型中,要根據石油中所吸附質分子尺寸的大小來選擇合理的活性炭孔徑,才能起到很好的效果。
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