活性炭的灰分
不同种类的活性炭其灰分含量和组成有很大的差别,例如,以椰壳活性炭为例,这种炭灰分含量为3.5%左右,其中含有钾、铝、硅、钠和铁等的氧化物以及少量的镁、钙、硼、铜、银、锡和微量的锂、镓、铅等。活性炭中灰分的相对含量随着原材料的炭活化程度而增加。
这是因为在原料炭活化过程中,原料中所含的碳、氢、氧元素随着原料的热解逐渐减少,而灰分一般很少损失,因而得到的活性炭、灰分的相对含量增加了,显然,灰分的含量与炭活化的程度有关。
如果用聚偏二氯乙烯(或萨冉树脂)和酚醛树脂为原料制出的活性炭,其灰分含量在万分之一以下,可说是最纯的活性炭了。
通常用酸或水洗涤活性炭时,可以减少活性炭的灰分,在用萃取法研究活性炭中灰分的变化时,得到如下的结果:例如,椰壳活性炭试样,开始时的灰分含量为4.3%,用蒸馏水萃取后灰分减少到3.1%,进一步用醋酸萃取再用蒸馏水洗涤,灰分下降到1.7%,最后,用氢氟酸萃取并用蒸馏水洗涤,灰分只剩下0.2%。一般认为,谁能除去可溶剂的碱金属化合物,醋酸能除去碱金属和铁的化合物,冷得氢氟酸可以除去大多数的剩下的组分,但是,氢氟酸会使空隙发生变化并在活性炭表面催化性成氧的络合物,盐酸也会增加含氧的便面络合物。
在生产上一般采用盐酸和水洗涤,可以降低活性炭中的灰分含量,铁盐、重金属等杂质的含量虽然不能完全除净,但能使活性炭中的杂质含量达到产品规定的一般标准。
在从溶液中吸附时,不论是电解质或非电解质,少量的灰分杂质对活性炭的吸附特性甚至也会产生很大的影响,铁和其他组分在含碳物质中同二氧化碳的反应有很强烈的催化效应。同时,灰分在水蒸气活化中也有催化效果。
活性炭中的灰分对气体吸附也有影响,主要表现对二氧化硫,水蒸汽,醋酸之类的极性物质的吸附量增加。这是因为灰分引起了活性炭中基本结构的缺陷,氧被化学吸附在这部分缺陷上,从而提高了对极性物质的吸附量。