活性炭滤料微波处理对活性炭孔隙结构的影响

　　活性炭作为一种吸附催化材料，已在化工、石油、轻工、食品、环保、国防等诸多领域得到广泛应用，它的性能是由其孔隙结构和表面化学性质两方面决定。大部分关于活性炭气相吸附的研究表明，活性炭的孔形态(表面积和孔径分布)是影响其吸附性能的主要参考因素，其表面化学特性影响不显著，而对活性炭的液相吸附或活性炭作为催化剂载体，炭表面的化学特性对吸附性能产生显著影响。在吸附(分离)操作中，吸附剂的孔径与吸附质分子或离子的几何大小有一个匹配问题。只有吸附质分子或离子能进入和充填的孔隙才是有效孔隙，据资料报道：对吸附剂利用率最高的孔径和吸附质分子直径的比值为1.7~3.0，对需要重复再生的吸附剂这一比值为3~6或更高。煤质柱状活性炭滤料

　　为了适应各种功能的要求，活性炭需要有适当尺寸的大孔、中孔和微孔，孔隙调整的目的是使活性炭的细孔与吸附分子尺寸相当，提高其对不同吸附质的吸附能力。孔隙调整的方法取决于活性炭的孔结构，如孔径的大小、孔容的大小等，有的需要开孔，扩孔，有的则需要缩孔。开孔和扩孔常用的方法是控制活化程度，缩孔的方法很多，有热收缩法、浸渍覆盖法、气相热解堵孔法等。刘军利等研究了隔氧条件经高温处理后淀粉质活性炭孔隙结构的变化，但对微波加热处理后活性炭孔隙结构的变化却鲜有报道，作者初步研究了微波处理前后活性炭孔隙结构、基本微晶的变化，对活性炭的改性有重要参考价值。

　　结果及讨论.水微波处理对活性炭比表面积的影响通过对活性炭在微波改性前后比表面积的测定，原炭AC-0的比表面积671.3㎡/g，而微波改性后的样品MAC-1、MAC-2、MAC-3、MAC-4的比表在积分别为665.73、683.86、684.3和660.8㎡/g，比表面积的变化率为-1.56%~1.93%。显然，微波作用对活性炭的比表面积影响甚微，基本上变化不大。

　　. 微波处理对活性炭孔隙结构的影响选择AC-0、MAC-1和MAC-2样品进行了表面孔隙结构情况比较，结果看出，在微波辐照功率不强时，升温到286℃时，比表面和总孔容积略下降。随着微波功率增加，温度升到589℃时，比表面积和总孔容积也有增加。从中还可以看出：微波处理使孔容变化主要发生在中孔，微孔容积基本不变，平均孔直径由1.95nm降至1.93nm。比表面积基本不变，这是由于对比表面积的影响主要取决于微孔。煤质柱状活性炭滤料

　　从实验中可以很清楚地看出：总孔容积减少主要发生在2~10nm的孔直径范围内，占总孔容积减少的60%左右，微孔容积减少只占总孔容积减少的20%左右。

　　微波对活性炭进行改性处理，表现为活性炭温度急剧上升，这种高温热处理可以引起炭骨架的收缩，从而导致孔结构的变化，使其微孔及中孔的孔容有所降低，但由于热处理产生的炭骨架的收缩对各个孔径的微孔和中孔的影响是一致的，不同孔径的孔都发生收缩，从而使孔容下降，孔径分布向小孔方向稍有移动。