2.2 活性炭的表面化学性质分析
2.2.1 红外光谱分析
1#—5#活性炭样品的红外光谱图见图11。
 由图11可知,不管是哪种活性炭,1000—1400cm-1处均出现对应于酚羟基的吸收带,1640cm-1处出现对应于内酯基或羧基中C=O伸缩振动的吸收带,3400cm-1处则是由于缔合的OH伸缩振动产生的吸收带。5种活性炭样品的图谱形式相近,说明5种活性炭样品所具有的表面基团相似。
2.2.2 Boehm滴定
Boehm滴定法测得活性炭样品表面含氧基团含量见表4。
 由表4数据可知,5种活性炭样品所含羧基、内酯基、酚羧基的量不大,但存在一定的差异。
3.活性炭的选择
在低度白酒生产过程,利用活性炭作为吸附剂时,必须充分考虑其吸附性能。活性炭孔径与吸附质分子的关系及吸附性能如下:
(1)吸附质分子大于孔直径时,会因为分子筛的作用,分子将无法进入孔内,起不到吸附的作用;
(2)吸附质分子约等于孔直径时,即孔直径与分子直径相当,活性炭的捕捉能力非常强,但它仅适用于极低浓度下的吸附,因此,工业应用前景不大;
(3)吸附质分子小于孔直径时,在孔内会发生毛细凝聚作用,吸附量大; (4)吸附质分子远小于孔直径时,吸附质分子虽然易发生吸附,但也较容易发生脱附,脱附速度很快,而且低浓度下的吸附量小。
白酒降度除浊过程中,己酸乙酯、乙酸乙酯等是白酒香味的主要成分,而棕榈酸(C16H82O2)、亚油酸(C16H32O2)和油酸(C16H34O2)3种高级脂肪酸的存在则会引起的低度酒的浑浊。因此,低度白酒生产的降度处理过程中,既要最大限度地减少白酒香味成分的损失,又要保证高效脱除多余高级脂肪酸酯,以保持原酒的风味,且不出现降度后的浑浊。
据测定,己酸乙酯(C8H14O2)分子直径为1.4nm,若选用孔径为1.4—2.0nm的活性炭,己酸乙酯就会进入微孔而被吸附,使白酒风味受损。因此,欲脱出棕榈酸(C16H82O2)、亚油酸(C16H32O2)、油酸(C16H34O2)3种高级脂肪酸,又保留原白酒风味,应该选择孔径在2.0 nm以上的活性炭。此外,从孔径的角度考虑,活性炭极性基团的吸附力较强。虽然它也吸附一定的诸如己酸乙酯、乙酸乙酯之类的香味成分,但它更容易吸附分子量相当大的高级脂肪酸酯,因此,在选择活性炭时,应选择活性基团含量相对较高的活性炭,以最大限度地除去会引起浑浊的高级脂肪酸乙酯。综合考虑孔结构和表面性能,前述5种活性炭中,1#活性炭样品最能满足以上要求。
4.结论
1#活性炭样品的比表面积最大,孔径主要分布在2—20nm的中孔范围内,2#、3#、4#、5#样品的孔径主要分布在小于2nm的微孔范围内。5种活性炭样品所具有的表面基团相似。所含羧基、内酯基、酚羧基的量不大,但存在一定的差异。这5种活性炭中,1#样品最适用于低度白酒生产的降度除浊。
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