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活性炭有大量的小孔洞,能吸附一些可溶性的膠體和大分子有機(jī)物,在一定程度上凈化水質(zhì),但不能除去所有雜質(zhì),如鹽等離子就不能除去
活性炭是一種黑色粉狀,粒狀或丸狀或無(wú)定形具有多孔的碳。主要成分為碳,還含少量氧、氫、硫、氮、氯。其主要有木材、果殼、煤等經(jīng)過(guò)高溫活化而成。碳元素是自然界穩(wěn)定的元素,活性炭亦有這一特點(diǎn)?;钚蕴?jī)?nèi)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),具有較大的表面積(500~1000米2/克),甚至更高,有很強(qiáng)的物理吸附性能,能吸附氣體、液體或膠態(tài)固體;對(duì)于氣體、液體,吸附物質(zhì)的質(zhì)量可接近于活性炭本身的質(zhì)量。其吸附作用具有選擇性,非極性物質(zhì)比極性物質(zhì)更易于吸附。在同一系列物質(zhì)中,沸點(diǎn)越高的物質(zhì)越容易被吸附,壓強(qiáng)越大、溫度越低、濃度越大,吸附量越大。反之,減壓、升溫有利于氣體的解吸。
活性炭常用于氣體的吸附、分離和提純、溶劑的回收,糖液、油脂、甘油、的脫色劑,飲用水及冰箱的除臭劑,防毒面具中的濾毒劑、空氣凈化,還可用作催化劑或金屬鹽催化劑的載體等。
碳化硅(SiC),又稱金剛砂。1891年美國(guó)人艾契遜(Acheson)發(fā)明了碳化硅的工業(yè)制造方法。碳化硅是用天然硅石、碳、木屑、工業(yè)鹽作基本合成原料,在電阻爐中加熱反應(yīng)合成。其中加入木屑是為了使塊狀混合物在高溫下形成多孔性,便于反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體及揮發(fā)物從中排除,避免發(fā)生,因?yàn)楹铣蒊T碳化硅,將會(huì)生產(chǎn)約1.4t的(CO)。工業(yè)鹽(NaCl)的作用是便于除去料中存在的氧化鋁、氧化鐵等雜質(zhì)。
一般來(lái)說(shuō),碳化硅耐火材料具有多方面的優(yōu)良性能,例如,在比較寬的溫度范圍內(nèi)具有高的強(qiáng)度、高的抗熱震性、優(yōu)良的耐磨性能、高的熱導(dǎo)率、耐化學(xué)腐蝕性等。不過(guò),也應(yīng)看到,它的弱點(diǎn)是能力差,由此而造成高溫積脹大、變形等降低了使用壽命。
為了提高碳化硅耐火材料的性能,在結(jié)合劑方面做了不少的選擇工作。使用粘土(包括氧化物)結(jié)合,但并未能起到保護(hù)作用,碳化硅顆粒仍然受到氧化和侵蝕。50年代末,選擇用氮化硅(Si3N4)結(jié)合,作為碳化硅耐火材料的改進(jìn)產(chǎn)品,確實(shí)具有很好的性(見(jiàn)圖1),且無(wú)顯著的膨脹現(xiàn)象。但是價(jià)格較貴;加之在反復(fù)加熱冷卻時(shí)有突然破壞的可能;而氮化硅本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶有滲透性,不能從根本上保護(hù)碳化硅不被氧化。60年代初,又出現(xiàn)了用氧氮化硅(Si2ON2)結(jié)合的碳化硅耐火材料,比之氮化硅結(jié)合具有更好的性能,因?yàn)檠醯枵掣接谔蓟璞砻娴难趸璞∧?,并與其反應(yīng)形成和碳化硅牢固結(jié)合的連續(xù)保護(hù)膜。同時(shí),這種材料的價(jià)格適當(dāng),相當(dāng)于用氧化物結(jié)合的碳化硅材料。