活性炭有液相和气相吸附两种类型,影响其吸附的因素各有不同,本节主要讨论影响活性炭气相吸附的因素。
物质由液态经过汽化转变成气态时体积变大;汽化后的液态物质吸附到活性炭上以后体积缩小,并以几乎等于原来液体体积的状态被吸附着。因此可以认为,吸附是与汽化的逆过程液化相类似的现象;影响液化的因素对吸附也有影响。
01、吸附体系的温度
气体分子的热运动状况会受温度的影响。温度高,气体分子的动能大,运动速度快,不利于活性炭吸附;反之,低温有利于吸附。当吸附过程是可逆的物理吸附时遵循此规律;在不可逆的化学吸附中,由于温度高有利于提高化学反应速度,则会出现相反的情况。通常,气相吸附中物理吸附较多,化学吸附较少。
02、吸附质的沸点和临界温度
沸点和临界温度高的物质通常容易吸附,随着沸点和临界温度的升高,活性炭对其吸附量增加。
03、吸附质的压力
吸附质的相对压力提高,吸附量增加;反之,吸附量减少,吸附质的压力大小对其在活性炭上的吸附量有直接的影响。但是,在相同的相对压力下,活性炭对不同吸附质的吸附量随吸附质的性质而异。
04、吸附质分子的大小
通常,在吸附质的压力相对低时,活性炭对同族有机化合物的吸附量随分子量的上升而增加。例如,当压力小于0.13kpa时,活性炭对醚类物质吸附量,由大到小的顺序是二丙基醚、二乙基醚、二甲基醚。但是,当压力增加到一定程度时,该顺序会变成二甲基醚、二乙基醚、二丙基醚。
值得注意的是,随着表示吸附量的单位是吸附质的质量还是摩尔数的不同,有时吸附量的大小顺序会发生变化。例如,某种活性炭对四氯化碳和三氯甲烷的吸附量,以克为单位表示时,前者比后者大;而用摩尔表示时,两者却几乎相等。
此外,当活性炭的种类不同,孔径分布不同时,吸附质分子大小对吸附的影响状况也不一样。因此在实际应用中,需要根据所吸附的吸附质分子大小进行选择合适的活性炭炭型。
05、多种气体吸附质共存
活性炭吸附多种气体吸附质共存的混合气体时,对单独存在时吸附量大的组分的吸附量仍然大,反之也然。但是,活性炭对混合气体中某一组分的吸附量,通常小于对其单独存在时的吸附量。
在实际吸附体系中,碰到的往往是混合气体,当活性炭对其中的某一组分的吸附量很少时便可以忽略不计。如常温下用活性炭吸附回收空气中的有机溶剂时,便可以忽略对空气的吸附量。
以上为影响活性炭在气相吸附过程的5种主要因素,在实际应用中,我们应选择合适的活性炭,并根据实际情况调整部分影响因素,以便能够达到更佳的应用处理效果。让活性炭得到更合理的应用,发挥其最大的价值。