這要從三個(gè)方面來(lái)說(shuō)明:
第一,孔隙具有吸附勢(shì),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,吸附勢(shì)越強(qiáng)。
第二,分子運(yùn)動(dòng)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(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度為450m/s,一個(gè)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(shí)時(shí)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(gè)甲醛分子(約130㎏)碰在每平方米面積上;若室內(nèi)甲醛濃度達(dá)到國(guó)家允許標(biāo)準(zhǔn)的10倍即達(dá)到0.8mg/m2,則每秒碰在每平方米面積上的甲醛達(dá)90mg;
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(shí),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(lái),孔徑越大,跑出來(lái)的概率也越大,使吸附率越;當(dāng)分子直徑略小于孔徑時(shí),分子碰到孔以后難于跑出來(lái),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)分子的有效直徑如表1所示:
表1. 某些物質(zhì)分子的平均有效直徑
物 質(zhì) | 氫 H2 | 氮 N2 | 水 H2O | 甲烷 CH4 | 氨 NH3 | 二氧 化碳 CO2 | 氯 CL2 | 甲醛 HCHO | 碘 I | 甲苯 C7 H8 | 二 甲苯 C8 H10 |
分子 直徑 nm | 0.274 | 0.376 | 0.324 | 0.414 | 0.444 | 0.460 | 0.44* | 0.45* | 0.48* | 0.58* | 0.60* |
注:*是用五種方法的計(jì)算值
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,而正好活性炭的這些微孔占總孔數(shù)的85%,所以對(duì)吸附這些有毒有害氣體的效果而言,活性炭是最理想的。