常見問答
比表面積和孔結(jié)構(gòu)對VOCs吸附能力的影響
吸附材料表面積為吸附過程提供了場所，增加了吸附劑與VOCs發(fā)生作用的概率，比表面積大意味著吸附性能優(yōu)越，一般通過打開閉孔或形成新孔來增加吸附劑的比表面積。適當(dāng)?shù)乃崽幚砗蛪A處理可以有效地?cái)U(kuò)大材料的表面積，提高其吸附能力，但過量的酸堿也可能導(dǎo)致孔洞破壞或塌陷從而減少表面積。研究發(fā)現(xiàn)，比表面積最高的活性炭并不總是表現(xiàn)出對有機(jī)化合物最好的吸附能力，這證明了材料對VOCs的吸附受到多種因素的影響。以活性炭為吸附劑，考察比表面積和孔結(jié)構(gòu)對吸附能力的影響，結(jié)果表明對VOCs的吸附主要受孔道擴(kuò)散控制，且吸附劑的填充密度越小越容易穿透。
碳質(zhì)吸附材料的微觀結(jié)構(gòu)特別是孔徑分布決定了其對VOCs的吸附能力，研究發(fā)現(xiàn)，制備原料和條件會影響其比表面積和孔特性。不同活化溫度對多孔炭材料物理結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)活化溫度對孔徑的影響較為顯著，隨著活化溫度的升高，炭材料的孔隙結(jié)構(gòu)經(jīng)歷從低到高又到低的過程。
一般來說，微孔是吸附的主要部位，但在狹窄的孔隙中擴(kuò)散阻力增大，也會導(dǎo)致吸附率較低；中孔增強(qiáng)了顆粒內(nèi)的擴(kuò)散，縮短了吸附時(shí)間。因此，吸附材料的孔徑?jīng)Q定了能被吸附的VOCs分子的大小，根據(jù)尺寸排阻理論，只有當(dāng)孔隙直徑大于VOCs的分子直徑時(shí)，VOCs分子才能進(jìn)入吸附材料的孔隙。因此，最佳吸附發(fā)生在孔徑與吸附質(zhì)分子尺寸相匹配的地方，微孔有利于小體積VOCs的吸附，中孔等大孔隙更適合大分子VOCs的吸附。對于同一類型的VOCs，分子的直徑越大，吸附劑之間孔壁的疊加性越強(qiáng)；吸附鍵能越強(qiáng)，VOCs的吸附能力越大，較大的VOCs分子表現(xiàn)出較低的吸附能力。
正己烷、甲苯、乙酸乙酯等不同目標(biāo)物質(zhì)在活性炭、5A、NaY、13X等吸附劑上的吸脫附行為，采用色譜法與熱重法對不同VOCs分子在不同吸附劑上的吸脫附行為進(jìn)行了熱力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)物理吸附的作用力大小與吸附劑的孔徑分布和分子直徑相關(guān)，當(dāng)吸附質(zhì)分子靠近吸附劑表面時(shí)，固體表面與分子之間發(fā)生相互作用，當(dāng)分子處于兩個(gè)表面的時(shí)候會產(chǎn)生勢能疊加（例如狹縫孔），而圓柱或球形孔的勢能會更大。
來源：大城小E
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