活性炭活化过程的反应动力学

1．活性炭活化反应的过程

活化反应属于气固相系统的多相反应。整个过程中包括物理和化学两个过程，可分成下列各步骤：

（1）气流中的活化剂向碳的表面扩散（物理过程，外扩散）

（2）活化剂进入颗粒孔隙内进行内扩散（物理过程）

（3）活化剂被碳表面所吸附（物理过程）

（4）生成中间产物（或反应产物）（化学过程）

（5）中间产物分解成反应产物（化学过程）

（6）反应产物脱附（物理过程）

（7）反应产物扩散到气流中由内扩散转成外扩散（物理过程）

物理过程与气体的扩散速率有关，化学过程与化学反应速率有关。总的活化速率由这两个过程因素决定。当这两个过程中有一个较慢时，该过程就决定了整个活化过程的速度。例如.当碳表面上的反应物具有必要的活化能时（如温度甚高等因素），化学反应速度很快，整个过程的速度主要由反应物扩散到碳的表面或生成物（反应产物）扩散到气相中的速度所控制，此种情况称为扩散控制。影响扩散速率的主要因素是气流速率。相反，当整个反应速度受化学反应速率控制时，则反应物或生成物（反应产物）的扩散速率并不影响整个过程速率，此种情况则称为反应动力学控制。此时，总的过程速率基本上由温度决定。反应动力学控制随反应温度升高而增大，但当温度足够高从而化学反应速率足够高时，碳表面的反应物浓度不够或生成物（反应产物）浓度过高，整个过程又转人扩散控制。此时，就需要提高气流速率来提高活化过程的总速率。