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活性炭為什么可以吸附有毒氣體而卻不吸附氧氣、廣東深圳本地氮氣呢?
活性炭在活化過程中,巨大的表面積和復雜的孔隙結構逐漸形成,活性炭的孔隙的半徑大小可分為:大孔 半徑>20 000nm ;過渡孔 半徑150 ~20 000nm;微孔 半徑< 150nm;活性炭的表面積主要是由微孔提供的,活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附,而吸附過程正是在這些孔隙中和表面上進行的,活性炭的多孔結構提供了大量的表面積,從而使其非常容易達到吸收收集雜質的目的。就像磁力一樣,所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以產生強大的引力,從而達到將介質中的雜質吸引到孔徑中的目的,這就是物理吸附。必須指出的是,這些被吸附的雜質的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑,這樣才可能保證雜質被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結構的活性炭,從而適用于各種雜質吸收的應用。
活性炭在有機合成中的作用
活性炭是有機合成實驗中常用的物質之一,主要用來給化合物脫色除雜。根據(jù)化學基礎實驗書上講,活性炭的標準使用方法是在重結晶前熱濾脫色,其實活性炭還有其它用法,巧妙的利用活性炭的性質,區(qū)分其優(yōu)缺點,將給有機合成實驗帶來許多便利。
活性炭在有機合成中的作用主要有脫色、廣東深圳附近吸附和助濾,通常在活性炭的一次操作過程中,主要表現(xiàn)其中一個方面,其它方面的作用是次要的。
1. 脫色作用
活性炭?常見的作用是脫色,根據(jù)與極性分析,活性炭可以視為非極性物質,可以用來吸附非極性和小極性色素,適合在大極性溶劑中使用。
物質中含有的色素大多屬于非極性或小極性色素,所以在常用脫色劑中?常用的就是活性炭,?常用的溶劑是水和醇類。
一般在需要脫色時,不需要考慮色素的極性,直接以活性炭脫色,通過觀察溶液在脫色前后的變化來判斷脫色效果。
一般的操作過程如下:
待脫色物質加入到一定量溶劑中,加熱全溶,加入一定量活性炭,攪拌一段時間,熱濾,濾液濃縮。
待脫色物質為含有可見色素的固體或液體,以固體居多;
溶劑量一般為3-10倍,太少不易操作,在熱濾時損失大;太多成本過高,也沒有必要;
溶劑一般為大極性溶劑,甲醇、廣東深圳附近乙醇和水等,如果脫色后需要結晶,一般需要篩選出?適合的溶劑;
活性炭加入量一般為溶質(即待脫色物質)的5-10%,視情況可以增減;
攪拌時間一般在30分鐘到2小時不等,視情況可以增減;
濾液視情況處理,如果脫色前后外觀顏色變化不大,可以再加活性炭重復脫色;如果需要重結晶,直接冷卻結晶或適當濃縮后冷卻結晶;如果待脫色物質是液體,一般濃縮至干。