Aktivkohle ist ein poröser Feststoff, der in vielen Bereichen eingesetzt wird, wobei eine der wichtigsten Anwendungen die Adsorption ist. Dank ihrer reichhaltigen mikro- und mesoporösen Struktur ist Aktivkohle in der Lage, organische, anorganische und andere Verunreinigungen in Gasen, Flüssigkeiten oder Lösungen wirksam zu adsorbieren.
Zwei Hauptmechanismen der Aktivkohleadsorption
Chemische Adsorption
Chemisorption findet statt, wenn Atome oder Gruppen eines Moleküls chemisch mit funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Aktivkohle reagieren und chemische oder ionische Bindungen bilden. Im Vergleich zur physikalischen Adsorption ist die Chemisorption ein irreversibler Prozess. Bei diesem Prozess wirken die funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Aktivkohle als Katalysatoren für die chemische Reaktion. Die Chemisorption erfolgt in der Regel an großen Molekülen und organischen Substanzen mit hohem Molekulargewicht.
Physikalische Adsorption
Physikalische Adsorption liegt vor, wenn Moleküle eines Gases oder einer Lösung mit der Oberfläche der Aktivkohle durch physikalische Kräfte in Wechselwirkung treten und Molekül-Oberflächen-Adsorptionskräfte bilden. Diese Adsorption ist in der Regel reversibel und wird durch Faktoren wie Temperatur, Druck und intermolekulare Wechselwirkungskräfte beeinflusst. Physikalische Adsorption tritt hauptsächlich bei kleinen Molekülen und Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht auf.
Quellen für die Adsorptionskapazität von Aktivkohle
- Große Oberfläche und großes PorenvolumenDie mikroporöse und mesoporöse Struktur der Aktivkohle bietet eine enorme Oberfläche und ein großes Porenvolumen, wodurch eine große Anzahl von Adsorptionsstellen für den Adsorptionsprozess zur Verfügung steht. Zum Beispiel ist die Aktivkohle aus Kokosnussschalen hat gut ausgebildete Mikroporen und eine hohe spezifische Oberfläche, was ihm eine hohe Adsorptionskapazität verleiht.
- Aktive SeitenAktivkohle: Auf der Oberfläche der Aktivkohle befinden sich mehrere aktive Stellen, wie Redoxstellen, Säure-Base-Stellen usw. Diese Stellen können für zusätzliche Adsorptionskapazität sorgen.
Faktoren, die die Adsorptionsleistung von Aktivkohle beeinflussen
Die Adsorptionsleistung von Aktivkohle steht in engem Zusammenhang mit mehreren Faktoren, darunter:
- Merkmale der Porenstruktur
- Oberflächenchemie
- Auswahl der Rohstoffe
- Vorbereitungsprozess
Durch Regulierung dieser Faktoren lassen sich Aktivkohlematerialien mit unterschiedlichen Adsorptionskapazitäten und Selektivitäten herstellen, die den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht werden.
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