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活性炭为什么具有吸附功能?

这要从三个方面来说明:
 
第一,孔隙具有吸附势,靠碳分子与被吸附分子的引力(主要是范德瓦斯力)而形成的,孔径越小,吸附势越强。
 
第二,分子运动理论:
①一切物体均由分子或原子组成,分子(原子)间有间隙;
②分子(原子)是处于永不停息漫无规则的热运动状态,分子间相互碰撞很频繁,在标准状态下,甲醛分子的自由运动速度为450m/s,一个甲醛分子与其它分子每秒要碰撞109次/S(几十亿次);
若贴近所研究表面的甲醛分子数密度,时时刻刻与远处的甲醛分子数密度相等,则每秒有约2.7×1027个甲醛分子(约130㎏)碰在每平方米面积上;若室内甲醛浓度达到国家允许标准的10倍即达到0.8mg/m2,则每秒碰在每平方米面积上的甲醛达90mg;
③分子间有相互作用力,一般表现为引力。
 
第三,碰撞分子的直径与活性炭孔隙直径要匹配,若分子直径大于孔隙直径,则分子碰活性炭时,进不了孔隙而被弹回到空中;若分子直径远小于孔隙直径,则分子即使碰到了孔隙,也有可能跑出来,孔径越大,跑出来的概率也越大,使吸附率越小;当分子直径略小于孔径时,分子碰到孔以后难于跑出来,即被吸附了。被吸附的分子数量多,表明其吸附能力越强。经查实与计算,某些物质分子的有效直径如表1所示:

表1. 某些物质分子的平均有效直径
 
 


 


H2

 


N2

 


H2O

 

甲烷
CH4

 


NH3

 二氧

化碳
CO2

 


CL2

 

甲醛
HCHO

 


I

甲苯
C7 H8

 
 

甲苯
C8 H10

 

分子
直径
nm

 

0.274

 

0.376

 

0.324

 

0.414

 

0.444

 

0.460

 

0.44*

 

0.45*

 

0.48*

 

0.58*

 

0.60*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:*是用五种方法的计算值

由以上数据可知,只有孔隙直径大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有毒有害气体,而正好活性炭的这些微孔占总孔数的85%,所以对吸附这些有毒有害气体的效果而言,活性炭是最理想的。
 
 
 
   
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