椰殼活性炭堆密度

在活性炭昨晚固體吸附劑的吸附制冷體系中，活性炭/甲醇是最有效的工質對。主要是由于甲醇沸點低、冰點低、蒸發潛熱相對大。所以，用于吸附制冷的活性炭首先要對甲醇有很強的吸附能力。其次，這種活性炭還必須有較高的密度，才可能具有較好的導熱性和較高的單位體積的吸附量。

然而，從我國研究吸附制冷的學者所優選的活性炭中可以看出，最好的活性炭對甲醇的真空飽和吸附能力僅為0.25g/g。在就夏季，每平方米太陽能接收板，每天僅取得了5kg左右的冰。而使用活性炭纖維進行的相關研究表明：甲醇在活性炭上的吸附容量是活性炭的2-3倍，吸附/解吸時間僅為活性炭的1/10；吸附式制冷系統的COP提高15%，單位活性炭纖維的制冷量是活性炭的2-3倍。

    3    活性炭的吸附理論和我們在吸附制冷專用活性炭方面的研究進展

我們知道，活性炭對有機分子的吸附能力取決于3個方面：第一，活性炭要有合適的孔徑；第二，活性炭的吸附有效孔徑要多，也就是活性炭的孔徑分布要窄；第三，活性炭表面要有合適的更多的表面基團。

對于處于氣態中的有機物分子而言，最大吸附量的孔徑只能有一個，盡管有學者認為孔徑應稍大于單個分子直徑，也有的認為孔徑三倍于分子直徑吸附量最大。作者傾向認為是孔徑稍大于三倍分子直徑的吸附量最低。大家都知道活性炭具有很廣的孔徑分布，然而，很多實驗證明：有些孔徑是無效的或基本無效。比如小于單個分子直徑的微孔，分子無法進入，當然對于吸附是無效的；而大孔對于吸附而言效率也很低，甚至無效。理論上將講，最有效孔越多，對吸附越有利，也就是孔徑分布盡可能窄。活性炭所具有的表面基團對吸附也至關重要，具有相同比表面積和孔徑分布的不同工藝或材料制造的活性炭，對某種物質吸附能力的差別可能也很大，主要原因就是表面基團差別很大。一般來講，表面含親水基團較多的活性炭對極性分子吸附能力較強；反之，則對非極性的有機分子吸附能力大。

在木質材料制造活性炭中，木質的種類對活性炭的影響很大，實際上很少有學者研究這一問題的原因，大多數只是針對不同的原料開展最佳制造條件的研究。我們認為影響木質材料制造活性炭的因素有二：木質材料的結晶結構和木質素化學結構的差異。結晶結構嚴重影響活化劑向木質內部的進攻和在木質內部的分布量；木質素化學結構的差異導致活性炭表面化學基團的差異。

針對上述問題，我們發明并研制出具有真空研磨能力的擠出成型機，它的應用有效改善了活化劑與木質材料的混合均勻度，從而有效縮小的活性炭的孔徑分布。在制造過程的最佳工藝時段，通過化學反應加載有效基團，大大提高了活性炭對甲醇的吸附能力。

在我們的項目研究中，根據吸附制冷用活性炭的要求和活性炭的吸附理論，成功研制出吸附制冷專用活性炭。這種活性炭對甲醇的真空飽和吸附量，最佳制造條件時達到1.4g/g,是目前吸附制冷研究篩選的活性炭的倍數，并遠遠高于活性炭纖維。目前已交予有關研究機構做應用測試。

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