Nasleduje podrobný úvod do princípu veľkosti pórov a adsorpcie aktívneho uhlia:
Po prvé, veľkosť pórov aktívneho uhlia
Aktívny uhlík je druh porézneho uhlíkového materiálu s vysoko vyvinutou štruktúrou pórov. Tieto póry možno podľa ich polomeru rozdeliť do nasledujúcich kategórií:
Micropore: Polomer menší ako 2nm (tiež sa hovorí, že je menší ako 150 nm). Povrchová plocha aktívneho uhlíka je poskytovaná hlavne mikropórmi, čo umožňuje, aby aktívny uhlík mal obrovskú špecifickú povrchovú plochu, takže je ľahké dosiahnuť účel absorbovania a zhromažďovania nečistôt.
Mesopore (alebo prechodný pór): polomer medzi 250 Nm (tiež sa hovorí, že je 15020000nm). Mezopores hrajú dôležitú úlohu ako kanály v adsorpčnom procese aktívneho uhlia, ktorý vedie k difúzii a adsorpcii molekúl plynu.
Veľká diera: polomer väčší ako 50 nm (tiež sa uvádza, že je väčší ako 20000 nm). Makropóry slúžia hlavne ako kanály pre molekuly plynu na vstup do vnútra aktívneho uhlia, čo uľahčuje prístup k molekulám plynu na prístup k mikropórom a mezoporám.
Distribúcia veľkosti pórov aktívneho uhlia má dôležitý vplyv na jeho adsorpčný výkon. Rôzne veľkosti pórov sú schopné adsorbovať molekuly rôznych veľkostí; Preto je možné dosiahnuť účinnú adsorpciu špecifických molekúl úpravou distribúcie veľkosti pórov aktívneho uhlia.
Dva, adsorpčný princíp aktívneho uhlia
Adsorpčný princíp aktívneho uhlia je rozdelený hlavne na dva druhy fyzickej adsorpcie a chemickej adsorpcie:
Fyzická adsorpcia:
Princíp: Fyzikálna adsorpcia je založená na gravitačnej interakcii medzi molekulami. Veľký počet molekúl na stene aktívneho uhlíka môže vytvárať silnú gravitačnú silu na prilákanie nečistôt v médiu do priemeru pórov. Táto adsorpcia nie je selektívna, pokiaľ je molekulárny priemer adsorbovanej nečistoty menší ako veľkosť pórov aktívneho uhlia, je možné adsorbovať.
Charakteristiky: Fyzikálna adsorpcia je reverzibilná, keď sa môžu zmeniť externé podmienky (napríklad teplota, tlak), adsorbované molekuly môžu byť desorbované.
Chemická adsorpcia:
Princíp: Okrem fyzickej adsorpcie sa často vyskytujú aj chemické reakcie na povrchu aktívneho uhlia. Aktívny uhlík obsahuje nielen uhlie, ale obsahuje aj malé množstvo chemicky kombinovaných funkčných skupín formy kyslíka a vodíka na jeho povrchu, ako je karboxyl, hydroxyl, fenoly, lipidy, chinóny, étery atď.
Charakteristiky: Chemisorpcia je selektívna, zvyčajne pre niektoré špecifické chemické látky alebo funkčné skupiny adsorpcie. Okrem toho je chemisorpcia zvyčajne ireverzibilná a medzi adsorbovaným materiálom a aktívnym uhlím sa tvorí chemická väzba, čo je ťažké desorbovať jednoduchými fyzikálnymi metódami.
V praxi je adsorpčný proces aktívneho uhlia často výsledkom fyzikálnej adsorpcie a chemickej adsorpcie. Účinnú adsorpciu a odstránenie špecifických kontaminantov sa dá dosiahnuť racionálnym konštrukciou veľkosti pórov a chemickou modifikáciou povrchu.