【2017年整理】环境功能材料4活性炭.pptVIP

第一节 、活性炭的概述 第二节、活性炭的微观结构 第三节、活性炭的吸附性能 ;第一节 、活性炭的概述;;活性炭雕;比较碳与炭的区别：;活性炭工业历史与现状;20年代初期在欧洲，活性炭的用途已扩大到矿物油、植物油和化学药品的精制。 1926年以后，活性炭制法研究集中在荷兰，而理论方面研究集中在德国。 1929年以后，在美国开始把粉状活性炭用于水处理(每年2000-3000 t)。这时原料使用相当广泛，扩展到用果壳、核、泥煤等。活化方法也多种多样，理论研究进一步深化。 ;1938年布朗诺尔、埃米特、泰勒(Brunauer, Emmett, Teuer) 3人在朗格谬尔(Langmuir)动力学吸附理论的基础上，提出了多分子层吸附理论(简称BET理论)和著名的BET方程。 1943年美国匹斯堡活性炭公司(现在的Calgoh公司)首次采用烟煤压块、水蒸气活化工艺制造军用活性炭。;目前活性炭的发展;活性炭的理论发展;体积填充理论;微孔容积填充理论;活性炭原料;(1)、气体活化（炭化+活化） 采用水蒸气、烟道气(主要成分为C02)、空气等含氧气体或混合气体作为活化剂。 炭化：分解反应、氧键断裂反应，脱氧反应。链状分子、芳香族分子经过炭化形成三向网状结构的炭化物。 活化：炭化物的吸附能力低，细孔被杂质堵塞等原因所致．活化阶段：900℃下暴露于氧化性气体介质中，除去被吸附质，使被堵塞的细孔开放；并使细孔和通路扩大。;活化具体过程;气体活化过程中的化学反应; ZnCl2氯化锌法 原料与浓氯化锌溶液进行混台，让氯化锌浸渍，然后在回转炉中隔绝空气加热~600-700℃，由于氯化锌的脱水作用，原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出，形成多孔性结构发达的炭。 与之类似的还有KOH、H3PO4等。;（3）、气体、药剂联合法;活性炭的外观分类; 通常，炭粉越细，表面积大，吸附能力大，它对杂质的吸附速度越大。某些应用场合活性炭产品进行高度的破碎和筛选，得到微细的粉末。 吸附特定大分子有机物，对于木质活性炭而言，250目的吸附效果比200目提高10.01％，325目的比200目提高25.3％；对于煤质活性炭而言，250目的吸附效果比200目提高66.2％，325目的比200目提高101.5％。;粉状炭的不足;颗粒活性炭;颗粒活性炭的应用; 六十年代以后，随着环境保护事业的发展，各国开始采用和建立大型的粒状活性炭净化自来水的装置和工业废水的净化处理装置。将粒状活性炭装在吸附塔或吸附池内，水以一定的流速通过活性炭装填层，以达到净化的目的。可以间隙或连续操作，失效的粒状炭经再生可多次使用，明显降低了炭的用量。使用中没有二次淤渣和粉尘，也改善了操作条件。; 在气相应用方面，几乎从一开始就主要采用粒状炭，因为粉状炭是难以使气流顺利通过的。 美国六十年代初粒状炭仅占活性炭年总产量的五分之一。而八十年代初，粒状炭与粉状炭己经平分秋色，以后仍成逐步增长的趋势。 我国到七十年代末，粒状炭产量大约仅占年总产量的四分之一，目前已经超过一半。近几年国内再次掀起的“活性炭”热新上马的厂家大都以粒状炭为主，而且更多的是以各种煤为基质原料。;纤维状活性碳;活性炭纤维与颗粒的比较;;活性碳织物;活性炭孔容分类;第二节、活性炭的微观结构;(一)、结晶态炭单质的微观结构;“八心八箭”钻石;2、石墨;石墨烯;3、富勒碳：C60（巴基球，足球烯 ）;富勒烯 ;5、碳纳米管; 纳米碳管有许多特异的物理性能。如纳米碳管的热导与金刚石相近，电导高于铜。但纳米碳管的应用研究还在探索阶段： (1)高强度碳纤维 材料理论计算表明，纳米碳管的抗张强度比钢高100倍，但重量只有钢的六分之一。其长度是直径的几千倍，5万个并排起来才有人的一根头发那么宽，因而号称“超级纤维”。 (2)复合材料 近年的研究表明，纳米碳管与介孔固体(孔径在2～50 nm的多孔固体)组装，形成介孔复合体，将是一种特殊性能的新型材料。 ; (3)纳米电子器件 由于碳纳米管壁能被某些化学反应所“溶解”，因此它们可以作为易于处理的模具。只要用金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。 美国已用纳米碳管成功地制备了纳米碳化钛、碳化铁、碳化铝等纳米棒，在纳米碳化铌棒中还发现了超导现象。将纳米管组装到有机高分子PCM－1中，其电导可提高几个数量级。我国利用碳纳米管研制出新一代显示器。 (4)催化纤维和膜工业 碳纳米管还可作为其他金属和金属氧化物催化剂的载体，最大限度地提高催化剂的效率。;4、线型碳 ; 力学性能：超强力学性