首先,孔隙具有吸附勢,靠碳分子與被吸附分子的引力(主要是范德瓦斯力)而形成的,孔徑越小,吸附力越強(qiáng); 其次,分子運(yùn)動理論:1、一切物體均由分子或原子組成,分子(原子)間有間隙;2、分子(原子)是處于永不停息漫無規(guī)則的熱運(yùn)動狀態(tài),分子間相互碰撞很頻繁,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,甲醛分子的自由運(yùn)動速度為450m/s,一個甲醛分子與其它分子每秒要碰撞109次/S(幾十億次);若貼近所研究表面的甲醛分子數(shù)密度,時時刻刻與遠(yuǎn)處的甲醛分子數(shù)密度相等,則每秒有約2.7×1027個甲醛分子(約130㎏)碰在每平方米面積上;3、分子間有相互作用力,一般表現(xiàn)為引力。
第三,碰撞分子的直徑與活性炭孔隙直徑要匹配,若分子直徑大于孔隙直徑,則分子碰活性炭時,進(jìn)不了孔隙而被彈回到空中;若分子直徑遠(yuǎn)小于孔隙直徑,則分子即使碰到了孔隙,也有可能跑出來,孔徑越大,跑出來的概率也越大,使吸附率越小;當(dāng)分子直徑略小于孔徑時,分子碰到孔以后難于跑出來,即被吸附了。被吸附的分子數(shù)量多,表明其吸附能力越強(qiáng)。
經(jīng)查實(shí)與計(jì)算,某些物質(zhì)分子的平均有效直徑如下表所示:
物質(zhì) | 氫 H2 | 水 H2O | 甲烷 CH4 | 氨 NH3 | 二氧化碳 CO2 | 氯 CL2 | 甲醛 HCHO | 碘 I | 苯 C6H6 | 甲苯 C7H8 | 二甲苯 C8H10 |
分子 直徑 (nm) | 0.274 | 0.0324 | 0.414 | 0.444 | 0.460 | 0.44* | 0.45* | 0.48* | 0.58* | 0.60* | 0.62* |
由以上數(shù)據(jù)可知,只有孔隙直徑大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有毒有害氣體,而活性炭的這些微孔占總孔數(shù)的90%以上,所以活性炭對吸附這些有毒有害氣體的效果是最理想的。