低温等离子 今天我们来聊聊生活中常用的活性炭,怎么鉴别好坏

2020-08-30 07:12:55 82

关于活性炭

首先,活性炭并不是只有一种基材制成的。实际上,可以作为活性炭原料的基材有很多,包括但不局限于竹子,椰壳,硬木或软木、泥炭、煤炭、甚至果壳和矿渣。

那么你就可能要问了:不同的基材对于产品效果有影响吗?

答案是肯定的!

不同基材的活性炭对于整体性能的影响很大,这也决定了不同场景下推荐使用的活性炭是不一样的。

下面,我们就最主要的三个指标做一个阐述

1.孔径及孔径分布

不同的基材以及其活化过程会产生独特的孔径和孔径分布。孔径直观的衡量指标是:碳粒直径。

根据国际纯粹化学和应用化学联合会(IUPAC)的规则来说,活性炭孔径一般分为三个层级:微孔(直径小于2纳米)、中孔(直径2~50纳米)和大孔(直径大于50纳米)

注:International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 国际纯粹与应用化学联合会,又叫做国际理论(化学)与应用化学联合会, 是一个致力于促进化学相关的非政府组织,也是各国化学会的一个联合组织,以公认的化学命名权威著称。

活性炭的孔径分布指标同时也定义了一个木炭的有效孔隙体积,这是活性炭的一个重要的能力指标活性炭碘吸附值,决定了其过滤水或空气中污染物的性能。

作为普通的木炭,也是具备吸附能力的,但是如果想要有效地去除水和空气中的各种杂质,就需要使用孔径分布更好的活性炭。

研究数据表明:椰壳和竹子制成的活性炭具有非常小的微孔孔径和更大的表面积,因而具备更高的吸附能力。

尤其是椰壳活性炭中,微孔的范围约占表面积的90%~95%。因此,是净水或净化空气中的首选活性炭。

而木材和泥炭作为基材的活性炭主要是中孔或大孔孔隙,去除杂质的能力一般,但是类似脱色过程中,过滤色彩等大分子的效果更好。

使用煤炭、果壳或矿渣作为基材制成的活性炭,孔隙则远大于木材泥炭的活性炭,一般作为工业用活性炭选择。

2.总孔体积

总孔隙体积是指活性炭颗粒内部的所有孔隙的体积之和,它的单位是毫升/克。

体积与重量有关。一般来说,孔隙体积越大,过滤效果越好。但是,分子是否能吸附在活性炭中则取决于被吸收离子的分子大小。总孔隙体积会因活性炭基材和其活化工艺不同而表现差异。

研究发现,椰壳和竹子基材的活性炭具有较高的总孔隙体积。与之相比,泥炭、硬木、软木、煤、果壳和矿渣的总孔隙体积则低很多,这也决定了椰壳和竹子成为很多高端活性炭的最佳选择。

3.活化工艺

炭之所以能变为活性炭,并发挥更大的过滤效果,主要是存在一个“活化”的过程,因此,活化工艺在制造高效吸附剂活性炭方面也是很重要的一个方面。

化学活化法则是利用活化剂等在较低温度下形成多孔网络,经过一系列反应生成大量孔隙,达到活化效果。化学活化工艺要求温度较低,活化产率和总孔体积较大,但是会存在大量的化学残留,必须要经过洗涤过程,将化学残留清洗干净。目前市场上很多厂家为了追逐利润,出现了很多偏激的化学活化工艺,并且省去了洗涤的过程,这样实际使用过程中就会出现很多潜在问题,特别是当应用在食品领域或个人护理领域,会造成严重的危害。

所以,在这种情况下,最保险的办法就是选用椰壳活性炭,因为椰壳的材质本身决定了椰壳基材的活性炭通常是采用蒸汽活化工艺制成的。

如何辨别好坏

国家对于活性炭的质量检测,可以做鉴定的部门主要有两个:煤炭科学研究院、中国林业科学研究院。检测指标有很多种,其中比较重要的有:碘吸附值、四氯化碳吸附值、PH值、比表面积、水容量,等几种。

碘吸附值:

这个值越高越好。它的单位是mg/g。表示每克活性炭能吸附多少毫克的碘物质。由于碘元素的分子小,如果碘吸附值很高,说明活性炭能吸附这种微小物质的能力就强,说明活性炭的微孔隙就发达。

这个值的高低对于我们消费者而言至关重要。很多消费者买活性炭都是为了装修除甲醛或者放在衣柜中除甲醛。但是殊不知甲醛分子体积小,只有微孔发达的活性炭才能吸附。也就是碘值高的活性炭才能吸附甲醛。

竹炭未经过活化处理,碘吸附值几乎没有。所以竹炭是不能吸附甲醛的。一般的椰壳活性炭的碘吸附值一般都在800mg/g左右,优良的产品能够达到1100mg/g活性炭碘吸附值,有的甚至能够高达1200mg/g。

所以家用活性炭除甲醛一定要选椰壳活性炭,购买时并且了解一下其碘吸附值的水平。

四氯化碳附值:

这个值越高越好。它的单位是百分比。表示每份活性炭能吸附多少四氯化碳的比例。和碘吸附值越高表示微孔越发达所不同的是:这个值越高表示活性炭的中孔和大孔越发达。一个优秀的活性炭,不光要有丰富的微孔,也要有优秀的中孔和大孔结构。

这就好像国家的公路建设,不能只修密密麻麻的乡道、国道(微孔),还要修建高速公路(中孔、大孔)。汽车必须在高速上飞奔之后,才能走入国道和乡道。如果只有国道和乡道,没有高速公路,车子跑不快,会堵车。这个车子就像是活性炭要吸附的物质,必须要经过活性炭的大孔才能很好的进入微孔。

目前市售活性炭碘吸附值都在50%左右,优秀的产品可以做到65%。

PH值:

国家标准PH值在7到10之间(弱碱性)的活性炭为合格产品。您可能要问活性炭为什么是弱碱性的?我们知道能做活性炭的木质本身就是弱碱性,例如椰子壳(注意不是椰子水,椰水是弱酸性。)未做活性炭时,它就呈弱碱性。椰壳再经过炭化活化后只要不人为添加酸性化学物质,肯定也是弱碱性的。

如果您买到的活性炭PH值是低于7的酸性活性炭,那么您就应该小心购买了,因为工业使用后的回收炭一般都是酸性的,这种炭可能对人存在隐性危害。还有即使不是回收的活性炭,也有可能是生产过程中加入了“焦油”作为粘合剂从而使活性炭具有酸性表现。但是焦油本身对人体也是有伤害风险的物质。

比表面积:

这个值越高越好。我们知道活性炭之所以能吸附有毒气体,是因为其发达的孔隙。孔隙有多发达,一个很重要的指标就是“比表面积”。它表示每克活性炭内部孔隙有多少平方米。单位是“m2/g”没有活化处理的竹炭,比表面积低,每克只有200 m2左右。普通的椰壳活性炭可以达到800 m2左右。但是优秀的椰壳活性炭,这个指标可以超过1000 m2

总结

碘吸附值、四氯化碳吸附值、PH值、比表面积,这么简单的四个指标就可以反映活性炭的质量好坏。

作为活性炭的消费者,只有清楚地了解自己产品的指标,那才是真正的透明消费。可惜目前市面上出售的活性炭敢于真实公布自己指标的并不多,如上文中提到的星光活性炭的产品,能敢于公开自身指标的可谓凤毛菱角。作为消费者,我们呼吁更多的活性炭厂商能公开公布自己真实的活性炭指标,便于我们购买。

最后重申一句,并非所有活性炭都是相同的。不同的场合不同的领域下,选择正确的活性炭才是至关重要的,希望能帮到您。

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