顆粒活性炭其孔隙結(jié)構(gòu)呈三分散系統(tǒng),即它們的孔徑很不均勻,主要集中在三類尺寸范圍:大孔、中孔和微孔。
大孔又稱粗孔,指半徑大于100-200mm的孔隙。在大孔里蒸氣是不會有凝縮現(xiàn)象的。大孔的內(nèi)表面與非孔型炭表面之間沒有本質(zhì)上的區(qū)別,其所占比例又很小,可以忽略它對吸附量的影響。大孔在吸附過程中起吸附通道的作用。
中孔也稱過渡孔,指蒸汽能在其中發(fā)生毛細管凝縮而使吸附等溫線出現(xiàn)滯后回線的孔隙,其有效半徑常處于2-100mm。中孔的尺寸相對大孔小很多,盡管其內(nèi)表面與非孔型炭表面之間也無本質(zhì)的差異,但由于其比表面已占一定的比例,所以對吸附量存在一定的影響。但一般情況下,它主要起粗、細吸附通道的作用。
微孔有著與被吸附物質(zhì)的分子屬同一量級的有效半徑(小于2mm),是活性炭中重要的孔隙結(jié)構(gòu),決定其吸附量的大小。微孔內(nèi)表面因為其相對避免吸附力場重疊,致使它與非孔型炭表面之間出現(xiàn)本質(zhì)差異,因此影響其吸附機制。
物理吸附首先發(fā)生在尺寸較小、勢能較高的微孔中,然后逐漸擴展到尺寸較大、勢能較低的微孔中。微孔的吸附并不是沿著表面逐層進行,而是按溶劑填充的方式實現(xiàn),而大孔、中孔卻是表面吸附機制。所以,活性炭的吸附性能主要取決于它的孔隙結(jié)構(gòu),特別是微孔結(jié)構(gòu),存在的大量中孔對吸附也有一定的影響。