碳黑与活性炭区别
详解活性炭和石墨化炭黑的区别
活性炭属于无定型碳,在结构上微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷,是一种多孔碳,堆积密度低,比表面积大。
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石墨化碳黑(GCB)是碳黑在惰性气体(通常为氩气)保护下加热到2700 ℃左右生成的一种碳材料。石墨化碳(Carb)由微弱的范德华力结合,排列松驰的网状层面组成的球状质点-胶体单元所组成,属于较低石墨化程度的碳素物质在高温条件下,碳黑内部和表面的大空隙结构被破坏,表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构。因此GCB表面的碳原子之间都是SP2杂化,有单电子对和活泼离子,并具有六边形的微观结构。与碳黑和活性炭等材料不同,GCB表面总体表现为憎水性,可以吸附非极性和弱极性化合物;其次表面存在一些极性位点,使它能吸附极性化合物或做阴离子交换剂,因此,它既可以吸附非极性和弱极性的化合物又可以吸附极性化合物,对化合物表现出很广的吸附谱。GCB表面的这种特殊的六边形结构,使它对化合物的吸附和解吸附作用与化合物的几何结构密切相关。例如,GCB初用做GC的固定相分离同分异构体或同系物的立体异构体。在上世纪80年代人们开始将GCB开发成固相萃取柱的填料,用来分离化合物和去除色素。
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1、结构上比较,活性炭含有大量微孔,具有很大的比表面积, 500m2/g或更高,吸附的化合物的种类多,吸附的容量大。石墨化碳黑经过高温高压煅烧,去除了活性炭表面的杂原子,表面形成致密
的排列和刚性结构,无孔,比表面积大致在100m2/g。
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2、吸附模式上,活性炭的多孔结构决定了它是多分子层吸收,而石墨化碳黑是单分子层吸收的模式,恒温时,当压力增大到一定值,单分子层吸附饱和以后开始多分子层吸收。吸收模式上的区别导致石墨化碳黑的吸附容量(载样量)远小于活性炭。
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3、作用力上,活性炭含有杂原子,多孔结构,表面活性大,分布不均匀,对化合物产生的作用力的类型远多于石墨化碳黑,发生化学吸附和反应的可能性更高。石墨化碳黑表面六边形结构使得它对于平面分子或者含有平面芳香环的分子具有强烈的吸附作用。
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4、活性炭是多孔的,石墨化碳是非多孔的,在农药残留分析前处理中,用活性碳吸附的话,好多农药是无非洗脱的,应用上,活性炭的工业用途相当广泛,但是在色谱领域(包括SPE),石墨化碳黑具有更明显的优势,因为化合物在石墨化碳黑上吸附和洗脱的规律容易掌握。石墨化碳黑对色素有很强的吸附能力,只要样品在经过GCB处理之后肉眼还能辨别出有色素,就可以判断样品中农残的回收率不会受到显著的影响,这也是GCB在农残检测中得到广泛应用的原因。相比活性炭,由于活性位点多、作用力复杂,想要得到好的回收率就要难得多了。
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