影响活性炭 BET 比表面分析结果的因素有哪些?
活性炭水处理的主要影响因素有哪些及性质
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活性炭的性质
因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。
此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。
用于水处理的活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径20~1000A)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水头损失要增大,一般在8~30目范围较宜,活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。
1、表面活性结构的影响
1)疏水基相同,离子型表面活性剂的cmc比非离子型表面活性剂大,大约两个数量级
2)同系物中,疏水链长增加,cmc下降
3)碳氟链表面活性剂的临界胶团浓度显著低
4)表面活性剂化学结构的影响
a:疏水基有分枝,cmc上升
b:亲水基位于疏水链中,cmc上升
c:疏水链上带有其它极性不饱和的基团,cmc上升
5)离子型表面活性剂在疏水基相同时,反离子变换影响较小,但若反离子由一价变为二价,
则表面性剂的cmc下降约一个数量级
6)非离子表面活性剂,聚氧乙烯链越长,cmc越大
2、添加剂的影响
1)无机盐
使离子型表面活性剂的cmc显著降低
对非离子型表面活性剂的cmc影响不如对离子型表面
活性剂明显,电解质浓度较高时才产生可觉察效应
2)极性有机物
a:中等长度或更长的极性有机物,可显著降低表面活性剂的cmc
b:低分子量的强极性有机物(如尿素),可破坏水结构,使胶团不易生成,cmc上升
c:低分子量醇兼有两类的作用(少量降低cmc,大量加入升高cmc)
3、温度的影响
离子型表面活性剂受温度影响较小;非离子型表面活性剂随温度上升cmc下降。
1) 与样品孔结构的复杂程度有关:孔型越简单,结果越容易重现;
2) 与测试仪器的类型有关:一般来说,静态容量法测得结果比动态色谱法测得的结果更加准确,这是由于前者测得的是吸附数据,后者得到的是脱附数据。若样品中存在不规则的孔,氮气分子进入孔道后,脱附时,由于出口孔颈很小,就有可能因气穴效应或孔道阻塞不能蒸发出来,造成脱附的数据失真。
3) 与吸附气体种类有关:对于含微孔样品,不同的气体大小不同,在孔道中扩散速度不同,气体分子的极性与孔壁作用的程度不同,都会影响最终计算的准确性。
4) 与样品预处理时间有关:以氢氧化镍为例,它的处理时间至少需要 8 小时,由于其干燥过程容易板结,故处理温度不宜过高(一般 90 度),这样就导致处理温度不够,需要加长脱气时间来弥补。
5) 与预处理的脱气真空度有关:真空度越大,脱气越干净,时间越短。样品表面处理不干净,会造成测试结果偏小。
6) 与称样量多少有关:样品量的多少和他自身的比表面的大小有关的,一般比表面越大,称样量越少,反之越多。选择合适的称样量是很有必要的,这其中既要考虑减少称样误差,还要考虑称样量和脱气时间的关系。
7) 与样品的处理温度有关:以氧化铝为例,它的处理温度一般是 300°C。若降低其处理温度,容易造成测试结果偏小,且 BET 测试曲线线性很差。
8) 与在吸附曲线上的取点计算范围有关。
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