高比表面積活性炭的應(yīng)用前景
活性炭作為一種優(yōu)良的吸附劑,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。高比表面積活性炭擁有發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)和超強的吸附能力,在諸多方面表現(xiàn)出了應(yīng)用潛力:
(1) 氣相吸附。活性炭在氣相吸附中的應(yīng)用是從第一次世界大戰(zhàn)中的防毒面具開始的。此后,活性炭除了用于傳統(tǒng)的氣體凈化外,還用于氣體燃料吸附和氣體分離等。例如,用活性炭來吸附裝修材料揮發(fā)出來的甲醛,可以使人們的居住環(huán)境更加安全;可以代替高壓壓縮和低溫液化存儲,對氣體燃料進行吸附存儲,大大加強了氣體燃料貯存和運輸安全;利用變壓吸附可達到分離氣體的目的,在工業(yè)上利用極為廣泛。
活性炭應(yīng)用于氣相吸附的主要優(yōu)點是:工藝簡單,可以反復(fù)再生和回收,從而使操作成本降低。主要缺點是:由于絕大部分吸附工程是放熱過程,局部過熱有引起爆炸的危險。為了克服吸附法回收溶劑的缺點,在設(shè)計和使用此法時,要注意各種溶劑的爆炸極限、爆炸溫度和解吸方法的選擇。
(2) 液相吸附;钚蕴吭谝合嘀凶鳛槲絼┦褂檬菑木铺情_始的;钚蕴康氖杷允顾軓乃芤褐形礁鞣N物質(zhì),因此廣泛應(yīng)用在水溶液的凈化中。
食品工業(yè)用于增白、防止返色和有利于結(jié)晶等;制藥工業(yè)用于脫色、出臭、提高藥物的純度、增加藥品的穩(wěn)定性和減少或避免副作用;活性炭對無機離子有著極大的吸附能力,可以飲用水凈化、貴重金屬回收與富集、工業(yè)三廢處理等;自來水用活性炭處理可去掉多種有機質(zhì)和各種臭味,也可除去由于氯氣或漂白粉處理后生產(chǎn)的對人體有害的含氯碳氫化合物。除了自來水的凈化外,活性炭還可以用于污水處理。
(3) 電能儲存。雙電層電容器(Electric Double-Layer Capacitor,簡稱EDLC)是近年來發(fā)展起來的一種新型的儲能元件,它具有容量大、體積小、充放電簡單等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于微機存儲器的后備電源、電動汽車的輔助電源等方面。EDLC電容量與電極材料的比表面積和電解質(zhì)的介電常數(shù)成正比,與雙電層的厚度成反比。HSAAC具有比表面積高、導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,將其作為EDLC的電極材料,可以顯著提高電容器的電容量,并具有良好的充電性能和循環(huán)性能。
(4) 催化劑及其載體。HSAAC可以用作催化劑,例如,在乙苯氧化脫氫制苯乙烯的過程中,采用HSAAC作為催化劑,不僅可以顯著降低反應(yīng)溫度、減少能耗,而且其轉(zhuǎn)化率和選擇性均有大幅度的提高,分別達到80%和90%,大大高于普通的活性炭。在甲醛轉(zhuǎn)化反應(yīng)中,采用高比表面積活性炭AX-21作為催化劑MnO2的載體,可以使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率由22.8%提高到70%。