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活性炭在电子显微镜下的几种表观特征

发布时间:2016-03-24 16:42:19

活性炭在电子显微镜下的几种表观特征

    通过电子显微镜,我们可以更形象清晰的观察活性炭的一些表观特征和微观结构。本次实验,我们分别用扫描电镜(S.E.M.)和原子力显微镜(T.E.M.)进行测试。用扫描电镜可以鉴别不定形颗粒炭的原材料;用透射电镜观察到了活性炭微观结构中的属无定形结构和层状微品结构的照片。

    一、用扫描电镜观察活性炭的表观特征
    扫描电镜全称为扫描电子显微镜利用扫描电镜可以直观的分析出活性炭的成炭颗粒大小、颗粒结合程度、孔洞分布情况、粗糙程度等物理特征。五种炭(椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、木质活性炭、粉状活性炭 )的扫描电镜结果:
五种活性炭扫描电镜照片×1000 对比以上图片可以分析出五种不同活性炭的表观物理特征具体分析结果见下。
    电子显微镜下活性炭的表观特征 炭种 表观特征 椰壳活性炭成炭颗粒均在10um以下炭粒细小均匀其中以2-3um左右的炭粒占多数炭粒间结合蓬松炭表面粗糙孔洞数量多大孔、中孔、微孔分布广泛;果壳活性炭成炭颗粒较小以5um左右炭粒居多10um以上的炭粒亦可见炭粒分布较均匀炭粒间粘合紧密表面粘合剂清晰可见炭表面粗糙孔洞数量较多并且微孔、中孔、大孔的分布合理;煤质活性炭成炭颗粒存在较多1um以下的炭粉炭粒间粘合不紧密表面粗糙孔洞分布中1um以下的大孔和中孔数量多微孔相对较低;木质活性炭成炭颗粒绝大部分在10um以下以5um左右炭粒为主炭粒分布均匀。炭粒粘合非常紧密表面粗糙度较低大孔和中孔数量少;粉状活性炭成炭颗粒大小不均10um以上的炭粒较多并存在几十um以上的大炭粒炭粒间粘合不够紧密炭的孔洞数量少吸附能力不强

    二、用原子力显微镜观察活性炭的表观特征
    与扫描电镜不同的是原子力显微镜可以定量的表征出活性炭表面高低起伏的性状从而能够直接反应活性炭表面粗糙程度特别是在活性炭经过长期运行形成生物活性炭时该方法可以微观的显示出活性炭表面性状对生物生长的适用性因此对评价活性炭的性质具有重要的作用。
    下面是按照标准取样方法抽取的四种炭(椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、粉状活性炭)样品进行的原子力显微镜分析。针对四种炭表面的不同特点选取了7x7um的微观区域进行了性状分析。显微镜扫描照片是活性炭表面高度的三维立体图立体图右边是反映活性炭表面高度起伏变化的柱状图。
    从四种炭(椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、粉状活性炭)原子力显微镜扫描照片图中可以看出果壳活性炭和煤质活性炭的表面存在有较多的凸起尤其是煤质活性炭凸起的数量最多凸起能够增加炭表面的粗糙程度使得两炭的表面粗糙程度相对较高木质活性炭的表面虽然也有相类似的较高凸起但该凸起长度达6um且凸起物表面平滑因此对炭表面粗糙度造成的影响较小该炭的粗糙程度相对较低与木质活性炭相类似粉状活性炭表面也是以高度大、体积大、表面光滑的凸起为主因此炭表面粗糙程度也低。

    目前,世界各国都在积极研究活性炭的结构和性能,我国在此领域已经逐渐走向国际前列。从以上的结果中,我们可以更深层的挖掘活性炭表观特征,通过电子显微镜,也让我们在微观世界看到了活性炭的另一面。
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