常用工业吸附剂详解-活性炭
前天分享了一篇文章，介绍了工业应用的吸附剂的6个共同点！今天更新一下大家最关心的话题，工业应用的吸附剂，主要介绍活性炭。看完此篇文你一定会有颇多收获！
目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛。这里也附带介绍几种其他吸附剂和吸附剂浸渍（改性）。
根据市场使用情况以及大家的关注点，小萌打算为大家详解3种，2篇文章，此文为第一篇文章，由于活性炭是工业及环境保护上最常用的吸附剂，所以在这里重点介绍一下。
（1）活性炭的种类
活性炭是许多具有吸附性能的碳基物质的总称。活性炭种类较多，按原料来源主要分为三大类∶煤质炭、果壳类和木质类。世界各国生产的活性炭品种多达数千种，其中许多品种为专用炭，如用于脱色、脱臭和脱除有害组分的制药、制糖、味精、冶金、化工和环保等用炭。以用于从氰化浸出矿浆中吸附回收金、银的专用椰壳炭而言，现今各国也有几十个牌号。
活性炭的原料是几乎所有的含碳物质，如煤、木材、骨头、果核、坚硬的果壳（如椰壳、核桃壳等），以及废纸浆、废树脂等，将这些含碳物质在低于878K下进行炭化，再用水蒸气或热空气进行活化处理，还有用氯化锌、氯化镁、氯化钙、磷酸来代替热蒸汽作活化剂的。活性炭经过活化处理，比表面积一般可达700～1000m²/g，具有优异和广泛的吸附能力。炭分子筛是新近开发的一种孔径均一的分子筛型活性炭新品种，孔径一般在100nm 以下，具有良好的选择性吸附能力。
普通活性炭又分为颗粒状活性炭（粒炭）、蜂窝活性炭和粉状活性炭（粉炭），气体吸附多用粒炭或蜂窝炭，因其阻力小，而粉炭多用于水处理和液体的脱色处理。
近年来出现的活性碳纤维，是一种新型的高性能活性炭吸附材料，它是利用超细纤维如黏胶丝、酚醛纤维或腈纶纤维等制成毡状、绳状、布状等，经高温（1200K以上）炭化，用水蒸气活化后制成的。
黏胶纤维价格较低，酚醛纤维价格较高。活性碳纤维的比表面积大，有的可高达2500m²/g，密度小（5～15kg/m²），微孔多而均匀。普通颗粒活性炭孔径不均一，除小孔外，还有0.01～0.1μm的中孔和0.5～5um的大孔，而活性碳纤维不但孔隙率较大，而且孔径比较均一，绝大多数为0.0015～0.003μm的小孔和中孔，因而吸附容量大，而且，由于活性碳纤维的微孔直接通向外表面，吸附质分子内扩散距离较短，所以吸附和脱附速度高，残留量少，因而使用寿命长。
正是由于活性碳纤维具有这些结构特征，对各种无机和有机气体、水溶液中的有机物、重金属离子等具有较大的吸附容量和较快的吸附速度，其吸附能力比一般的颗粒活性炭高1～10倍，特别是对于一些恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭要高出40倍左右。
（2）活性炭的性质
活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物的性质，它能吸附绝大部分有机气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质，因此，活性炭常被用来吸附和回收有机溶剂和处理恶臭物质。同时由于活性炭的孔径范围宽，即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质，仍然表现出了它的优良的吸附能力，如在 SO2、NO。、Cl2、HS、CO2等无机气体治理中，有着广泛的用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一种首选的优良吸附剂。
（3）活性炭的技术指标
在活性炭的诸多特性中，孔径大小是一项重要指标。由于炭能吸附碘分子的孔径最小为1.0nm，故碘值是衡量活性炭的一个重要指标。除此之外，活性炭必须具有小的孔径、大的孔隙体积和很高的比表面积。此外，用于VOCs处理的活性炭还必须具有良好的耐磨性，能在恶劣的操作环境中，多次和长时间经受剪切、压缩、碰撞等作用力而保持结构完整，和尽可能小的磨削损失。选择活性炭的种类时，主要考虑炭质强度、吸附速度和吸附容量等。对其活性、孔径、比表面积、孔容积等特点都有严格要求，选用原则取决于技术上适用、经济上便宜及货源上有保证。
活性炭评价指标的意义如下：
①碘值
碘值是表示有机化合物中不饱和程度的一种指标，指100g物质中所能吸附（加成）碘的质量数（g）。主要用于油脂、脂肪酸、蜡及聚酯类等物质的测定。不饱和程度越大，碘值越高。活性炭的碘值是指活性炭在水溶液中吸附的碘的量。碘值与直径大于10A （1A=0.1nm）的孔隙表面积相关联，碘值可以理解为总孔容的一个指示器。碘吸附值用来表示活性炭对液体物质的吸附能力。
②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。糖蜜值代表活性炭对沸腾糖蜜溶液的相对脱色能力。
③堆积密度
积密度是测量特定量炭的质量的方法。通过逐渐把活性炭添加到一个有刻度圆桶内至100ml，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，堆积密度是活性炭每单位体积的质量。
④颗粒密度
颗粒密度是每单位体积颗粒炭的质量，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。实际上，颗粒密度也就是人们常说的真密度。
⑤四氯化碳值
四氯化碳值是总孔容的指示器，是用饱和的0℃的CCl∶气流通过25℃的炭床来测量的。在规定的时间间隔内，测量被吸附的CCl的质量直到样品的质量变化可以忽略不计为止。苯和四氯化碳都是作为易吸附气体的代表被用于对粒状活性炭的吸附性能进行评价，它是衡量颗粒活性炭对易吸附气体优劣的一把尺子。
⑥亚甲蓝值
亚甲蓝值是指1.0g炭与1.0mg/L浓度的亚甲蓝溶液达到平衡状态时吸附的亚甲蓝的毫克数。亚甲蓝吸附值用来表示活性炭的脱色能力。
⑦硬度
硬度是测量活性炭机械强度的指标。质量的改变，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质量来计算硬度值。
⑧磨损值
磨损值是测量活性炭耐磨阻力的指标。该实验测量 MPD（磨损值）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。
⑨烷值
丁烷值是饱和空气与丁烷在特定温度和特定压力下通过炭床后，每单位质量的活性炭吸附的丁烷的量。
⑩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℃时燃烧3h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。通常定义为在一定量的样品被氧化后的质量百分比。
⑪ 水分
水分是测量炭所含水的多少。用Dean-Stark trap和冷凝器，在二甲苯溶液中煮沸活性炭来测量水分。为了测试水分，水被冷凝和截留在待测定臂状容器内。活性炭的水含量也可以通过在150℃下烘干3h后活性炭质量的改变来测定。水分是活性炭中被吸附的水的质量的百分比。 对于不同用途的活性炭，时常用不同的物质和方法来检验其性能。表3-1列出了各种活性炭的主要技术指标。
知道这些基础的活性炭知识，你还会脑袋蒙蒙不知如何选择吗？