Was ist die Porengrößenverteilung?
Die Porengrößenverteilung bezieht sich auf den Anteil der Poren unterschiedlicher Größe in der Aktivkohle. Die Porengröße von Aktivkohle wird üblicherweise in Nanometern (nm) oder Angström (Å) gemessen (1 nm = 10 Å).
Aktivkohle ist ein poröses Material, das für seine außergewöhnlich große Oberfläche und seine gut entwickelte Porenstruktur bekannt ist, die ihm hervorragende Adsorptionseigenschaften verleihen. Die Größe und Verteilung dieser Poren spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Adsorptionsleistung.
Klassifizierung von Porengrößen in Aktivkohle
Diese Poren werden im Allgemeinen anhand ihres Durchmessers in drei Typen eingeteilt:
- Mikroporen: Poren mit Durchmessern von weniger als 2 nm. Mikroporen werden hauptsächlich durch die mikrokristalline Graphitstruktur der Aktivkohle gebildet, die eine hohe Adsorptionskapazität für kleine Moleküle aufweist. Kokosnussschalen-Aktivkohle, die für ihre zahlreichen Mikroporen bekannt ist, ist ein hocheffizientes Adsorptionsmaterial.
- Mesoporen: Poren mit Durchmessern von 2 bis 50 nm. Mesoporen werden in der Regel durch Lücken zwischen Aktivkohlepartikeln oder durch das Zusammenfallen von Mikroporen gebildet und bieten gute Adsorptionskapazitäten für mittelgroße Moleküle.
- Makroporen: Poren mit Durchmessern von mehr als 50 nm. Makroporen werden hauptsächlich durch das Stapeln von Aktivkohlepartikeln gebildet und dienen als Wege für Adsorbatmoleküle, um in das Innere der Aktivkohle zu gelangen.
Einfluss der Porengrößenverteilung auf die Adsorptionsleistung
- Adsorptionskapazität: Eine breitere Porengrößenverteilung entspricht im Allgemeinen einem größeren Gesamtporenvolumen der Aktivkohle, was zu einer höheren Adsorptionskapazität führt.
- Adsorptionsrate: Makro- und Mesoporen erleichtern die schnelle Diffusion von Adsorbatmolekülen in das Innere der Aktivkohle und erhöhen so die Adsorptionsraten.
- Adsorptionsselektivität: Mikroporen weisen eine selektive Adsorptionsfähigkeit für Moleküle bestimmter Größe auf.
Methoden zur Bestimmung der Porengrößenverteilung
Die übliche Methode zur Bestimmung der Porengrößenverteilung ist Stickstoffadsorptiondie auf der differentiellen Adsorption von Stickstoff bei unterschiedlichen Drücken an der Oberfläche von Aktivkohle beruht. Bei dieser Methode werden Adsorptionsisothermen und verwandte Modelle wie das BJH-Modell (Barrett-Joyner-Halenda) und DFT-Modell (Dichtefunktionaltheorie) zur Berechnung der Porengrößenverteilung von Aktivkohle.
Zusammenfassung
Die Porengrößenverteilung ist ein wichtiger Parameter für die Bewertung der Adsorptionsleistung von Aktivkohle. Das Verständnis der Porengrößenverteilung hilft bei der Auswahl und dem effektiven Einsatz von Aktivkohle, um verschiedene Adsorptionsanforderungen zu erfüllen.
