碘值_亚甲基蓝及焦糖脱色力与活性炭孔隙结构的关系.docx

碘值、亚甲基蓝及焦糖脱色力与Ξ活性炭孔隙结构的关系高尚愚周建斌左宋林胡成文刘启明(南京林业大学南京210037)安部郁夫(日本大阪市立工业研究所)摘要分析测定了原料及活化方法不同的几种活性炭的常规性质和孔隙性质,研究了活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及焦糖脱色力与活性炭孔隙结构之间的关系,得知活性炭对这3种物质的吸附能力,取决于其孔隙结构中半径0.55nm附近、0.8nm附近及1.4nm以上孔隙的发达程度。活性炭;孔隙;碘吸附值;亚甲基蓝脱色力;焦糖脱色力关键词中图分类号TQ424.1活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及焦糖脱色力之类液相吸附性能,是衡量活性炭吸附能力最常用的一些指标。有关的国家标准或专业标准都有相应的规定〔1,2〕。这些常规指标也是目前我国企业检测控制活性炭产品质量的重要依据,具有很大的实用价值。活性炭的比表面积、比孔容积及孔径分布等性质,反映了以多孔性为特征的活性炭孔隙的结构状况,是决定活性炭吸附能力的基础性指标,活性炭性能的一半可用孔径分布来表示〔3,4〕。因为通过一种活性炭的孔径分布状况,就能判断其对大分子型或小分子型吸附质是否具有较好的吸附能力。正由于活性炭的孔隙性能对指导活性炭的应用范围,特别是对开拓新的应用领域具有指导意义,因此国外的一些活性炭生产企业已经将比表面积及孔径分布等孔隙性能指标,随同其常规性质指标一起列入产品介绍之中,便于用户选择合适的产品。随着我国活性炭生产的发展和管理水平的提高,这一类指标也将得到我国活性炭业界的重视。但是,测定活性炭的比表面积及孔径分布之类孔隙性能比较复杂,而且需要价格昂贵的专门装置。目前,我国一般的活性炭生产企业,甚至一些大专院校及科研机构还不具备这方面的检测装置。因此,能否通过活性炭的一些有代表性的液相吸附性能指标,来推测活性炭的孔隙结构特征,即弄清活性炭的收稿日期1998203227修改稿收到日期1998207228Ξ3国家自然科学基金资助项目第一作者简介:高尚愚,男,南京林业大学化学工程学院教授。—23—南京林业大学学报第22卷第4期某些液相吸附能力的指标与活性炭孔隙结构之间的关系,对指导我国活性炭的生产和应用具有一定的现实意义。为此,笔者对几种有代表性的活性炭,在碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及焦糖脱色力之类液相吸附能力与活性炭的孔隙结构之间关系方面进行了研究,观察到一些规律,现报道如下。1实验方法1.1活性炭试样为了使活性炭试样具有广泛的代表性,从几个生产活性炭的工厂中,收集了以木屑为原料、化学法生产的粉末状活性炭3种(AC-11、AC-12、AC-13),以木炭为原料、物理法生产的活性炭2种(AC-21、AC-22),以煤为原料、物理法生产的活性炭2种(AC-31,AC-32),共7种试样。1.2活性炭常规性质的分析方法各种活性炭试样的常规性质,如干燥减量、灼烧残渣、pH值、碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及焦糖脱色力等,均按照国家标准GB/T12496.1～22-90中规定的方法进行分析。1.3活性炭孔隙性能的解析活性炭试样的孔隙性能,采用CARLOERBA公司制造的SORPTOMATICSERIES-1800型比表面积测定装置测定。其原理是测定试样在液氮温度下对氮气的吸附等温线,再用Cranston·Inkley法计算半径15nm以内孔隙的孔径分布和比孔容积,并用BET法计算试样的比表面积。试样的平均孔隙半径r(假设活性炭的孔隙为圆筒状)由下式求得〔3〕:r=2VS式中:S———比表面积;V———比孔容积2结果与讨论2.1活性炭常规性能的分析结果对7种活性炭试样的干燥减量、灼烧残渣、pH值、碘吸附值、亚甲基蓝脱色力及焦糖脱色力进行分析的结果列于表1中。表1活性炭常规性质的测定结果Table1Thenormalpropertyofactivatedcarbons试样干燥减量%灼烧残渣%pH值碘吸附值/mg·g-1亚甲基蓝脱色力/mL·g-1焦糖脱色力%AC-11AC-12AC-13AC-21AC-22AC-319.40.16.69.58.52.53.64.15.52.05.419.89.55.52.67.310.17.51039917844100798078312013010012011090509080505050AC-329.216.69表1可见,7种活性炭试样的干燥减量都符合国家有关标准的规定。两种煤质活性炭AC-31及AC-32灼烧残渣的含量远远大于另外5种木质活性炭的含量。这主要是由于煤质原料中灼烧残渣含量大于木质原料,以及在生产活性炭过程中是否进行了酸洗、水洗等精制处理。7种试样的pH值分布范围广泛,说明它们能适应不同的使用场合对pH值的要求。在活性炭试样的液相吸附能力方面,7种试样对碘都有比较大的吸附能力。它们