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蜂窝活性炭的吸附性能

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发布日期:2021-04-26 作者: 点击:

  蜂窝状活性炭的吸附性能主要取决于它的几个主要的材料参数和过程参数。


  材料参数包括蜂窝活性炭的吸附孔隙速率、蜂窝结构壁厚和含碳量。


  工艺参数包括流体流量、吸附质浓度、吸附势(吸附势取决于碳结构和吸附质特性,如分子量)。


  吸附性能通常以渗透曲线为特征。穿透曲线是吸附后吸附质浓度与吸附前吸附质浓度之比随时间变化的函数。当吸附后的吸附质浓度与吸附前的吸附质浓度之比达到0.95时,吸附的吸附质总量称为穿透能力,这取决于流体流速、吸附质浓度、蜂窝活性炭中碳含量等因素。


  1.对于蜂窝活性炭,壁厚是一个非常重要的参数。通过改变壁厚可以提高吸附效率。


  当孔隙比相同时,蜂窝活性炭的单位体积含碳量随着壁厚的增加而增加,可以提高吸附能力。这是因为随着壁厚的增加,蜂窝活性炭中流体通道的截面积会减小,所以真实的表面积或体积流量会增加,同时吸附质与蜂窝活性炭的接触效率也会增加,二者之间存在平衡关系。在给定的条件下,这种平衡关系将决定吸附效率是增加还是减少。如果吸附质以较高的扩散速率扩散到蜂窝壁中,并且空缺的吸附位点能够被持续吸附,则厚壁蜂窝活性炭应该具有更好的吸附效率和吸附容量。


  通过实验室研究:吸附了不同组成和孔密度(分别为0.19mm和0.29mm)的蜂窝状活性炭,吸附质为80ppm丁烷和甲苯。发现厚壁蜂窝活性炭的吸附性能明显优于薄壁蜂窝活性炭。厚壁蜂窝活性炭的穿透能力为185mg,而薄壁蜂窝活性炭的穿透能力仅为127mg。


  2.调整蜂窝活性炭结构时,壁面微孔孔隙比是一个重要的考虑因素。通过调整蜂窝活性炭的组成,微孔孔隙比可以在10%和70%之间调整。


  蜂窝活性炭的吸附是由于孔隙,表面存在一定的附着点,但吸附分子与吸附点不是一一对应的吸附,吸附分子从吸附能力强、直径小的孔隙开始,逐渐从直径大的孔隙开始。逐渐充满大直径的孔隙,直到所有的孔隙充满吸附质,变成饱和吸附状态。


  一般认为微孔(孔径小于2nm)在吸附过程中起主要作用,微孔对气体的吸附作用可分为三个步骤:一,低压下孔壁吸附力的叠加作用产生强烈的吸附作用;其次,微孔网络结构内部收缩引起的分子扩散效应;后是分子大小和形状的选择性,优先吸附单分子物质。


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