活性炭为什么具有吸附作用?(疏松多孔就一定会吸附吗?为什么?)

活性炭为什么具有吸附作用?(疏松多孔就一定会吸附吗?为什么?)

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。第二，分子运动理论:①一切物体均由分子或原子组成，分子(原子)间有间隙;②分子(原子)是处于永不停息漫无规则的热运动状态，分子间相互碰撞很频繁，在标准状态下，甲醛分子的自由运动速度为450m/s，一个甲醛分子与其它分子每秒要碰撞109次/S(几十亿次);若贴近所研究表面的甲醛分子数密度，时时刻刻与远处的甲醛分子数密度相等，则每秒有约2.7×1027个甲醛分子(约130㎏)碰在每平方米面积上;③分子间有相互作用力，一般表现为引力。第三，碰撞分子的直径与活性炭孔隙直径要匹配，若分子直径大于孔隙直径，则分子碰活性炭时，进不了孔隙而被弹回到空中;若分子直径远小于孔隙直径，则分子即使碰到了孔隙，也有可能跑出来，孔径越大，跑出来的概率也越大，使吸附率越小;当分子直径略小于孔径时，分子碰到孔以后难于跑出来，即被吸附了。被吸附的分子数量多，表明其吸附能力越强。经查实与计算，某些物质分子的有效直径如表1所示:
这里需要重新讲一下 活性炭结构的特点:
在结构上有两大特点:一是内部与表面孔隙发达。由孔隙直径大小分为三类:大孔(φ≥50nm)，约占总孔容积的10~30%;微孔(φ≤2nm)约占总孔容积的60~90%;中孔又称过渡孔(2nm≤φ≤50nm)，约占总孔容积的5~7%。孔隙平均直径约为1.5nm。二是比表面积大。即1克活性炭粒子的表面积与所有孔隙面积的总和，一般活性炭为500M2/g至1500㎡/g，国外的超级活性炭可达3000㎡/g(约为足球场面积)。孔隙结构越发达比表面积越大，其吸附功能越强。
附几种有气体分子直径:

由以上数据可知，只有孔隙直径大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有毒有害气体，而正好活性炭的这些微孔占总孔数的90%以上，所以对吸附这些有毒有害气体的效果而言，活性炭是最理想的。