碳黑與活性炭區(qū)別

詳解活性炭和石墨化炭黑的區(qū)別

活性炭屬于無定型碳,在結構上微晶碳是不規(guī)則排列,在交叉連接之間有細孔,在活化時會產(chǎn)生碳組織缺陷,是一種多孔碳,堆積密度低,比表面積大。

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石墨化碳黑(GCB)是碳黑在惰性氣體(通常為氬氣)保護下加熱到2700 ℃左右生成的一種碳材料。石墨化碳(Carb)由微弱的范德華力結合,排列松馳的網(wǎng)狀層面組成的球狀質(zhì)點-膠體單元所組成,屬于較低石墨化程度的碳素物質(zhì)在高溫條件下,碳黑內(nèi)部和表面的大空隙結構被破壞,表面生成光滑、無孔的石墨晶型結構。因此GCB表面的碳原子之間都是SP2雜化,有單電子對和活潑離子,并具有六邊形的微觀結構。與碳黑和活性炭等材料不同,GCB表面總體表現(xiàn)為憎水性,可以吸附非極性和弱極性化合物;其次表面存在一些極性位點,使它能吸附極性化合物或做陰離子交換劑,因此,它既可以吸附非極性和弱極性的化合物又可以吸附極性化合物,對化合物表現(xiàn)出很廣的吸附譜。GCB表面的這種特殊的六邊形結構,使它對化合物的吸附和解吸附作用與化合物的幾何結構密切相關。例如,GCB初用做GC的固定相分離同分異構體或同系物的立體異構體。在上世紀80年代人們開始將GCB開發(fā)成固相萃取柱的填料,用來分離化合物和去除色素。

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1、結構上比較,活性炭含有大量微孔,具有很大的比表面積, 500m2/g或更高,吸附的化合物的種類多,吸附的容量大。石墨化碳黑經(jīng)過高溫高壓煅燒,去除了活性炭表面的雜原子,表面形成致密

的排列和剛性結構,無孔,比表面積大致在100m2/g。

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2、吸附模式上,活性炭的多孔結構決定了它是多分子層吸收,而石墨化碳黑是單分子層吸收的模式,恒溫時,當壓力增大到一定值,單分子層吸附飽和以后開始多分子層吸收。吸收模式上的區(qū)別導致石墨化碳黑的吸附容量(載樣量)遠小于活性炭。

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3、作用力上,活性炭含有雜原子,多孔結構,表面活性大,分布不均勻,對化合物產(chǎn)生的作用力的類型遠多于石墨化碳黑,發(fā)生化學吸附和反應的可能性更高。石墨化碳黑表面六邊形結構使得它對于平面分子或者含有平面芳香環(huán)的分子具有強烈的吸附作用。

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4、活性炭是多孔的,石墨化碳是非多孔的,在農(nóng)藥殘留分析前處理中,用活性碳吸附的話,好多農(nóng)藥是無非洗脫的,應用上,活性炭的工業(yè)用途相當廣泛,但是在色譜領域(包括SPE),石墨化碳黑具有更明顯的優(yōu)勢,因為化合物在石墨化碳黑上吸附和洗脫的規(guī)律容易掌握。石墨化碳黑對色素有很強的吸附能力,只要樣品在經(jīng)過GCB處理之后肉眼還能辨別出有色素,就可以判斷樣品中農(nóng)殘的回收率不會受到顯著的影響,這也是GCB在農(nóng)殘檢測中得到廣泛應用的原因。相比活性炭,由于活性位點多、作用力復雜,想要得到好的回收率就要難得多了。

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