活性炭由于具有发达的孔隙结构和大的比表面积、足够的机械强度及耐酸、耐碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等特点,成为一种优良的吸附剂及催化剂的载体,被广泛应用于分离、精制、催化剂、试剂回收、防护装备、环境治理等方面。随着国民经济的飞速发展及人们对生活质量要求的不断提高,新的应用领域不断出现,这也促使人们不断致力于特种活性炭材料的研究,为活性炭材料的制备和研究提供了新的生命力。因此系统研究活性炭吸附机理及吸附模型,探讨降低传质阻力,提高相际间接触效率,提高吸附与反应速率的途径,具有重大的意义。 本文以不同形态的活性炭为研究对象,针对不同应用领域,系统研究粉状活性炭、颗粒活性炭、特种活性炭材料在气、液相的固定床、间歇式反应器的吸附平衡和动力学,考察各种炭材料在实际应用中的传质速率差异、平衡容量差异及动力学模型。 首先以苯酚的液相吸附为考察体系,研究了粉状活性炭对苯酚的吸附平衡和间歇式反应器动力学模型,实验表明Freundlich模型较Langmuir模型可以更好地描述粉状活性炭对苯酚的液相吸附；准二级方程是用来描述苯酚在活性炭上吸附的最佳动力学模型。本文还探讨了粒子内扩散系数及外扩散系数的计算方法。 其次考察了颗粒状活性炭对甲苯的固定床吸附平衡和动力学模型；研究初始浓度、气体流量等对穿透曲线的影响作用,吸附等温线拟合结果表明,Langmuir模型和Freundlich模型均有较好的拟合度,Freundlich模型拟合度略高,相关系数达0.99。Yoon-Nelson模型可以很好地用来模拟吸附穿透曲线,吻合度较高。 接着为了满足一些特殊场合的需要,本文用湿法造纸工艺将活性炭颗粒添加到植物纤维中,制备成一种新型的活性炭滤纸。考察了植物纤维打浆度、炭含量、胶粘剂用量等对纸张物理性能的影响,探讨活性炭纸制备工艺的可行性：以苯酚溶液为吸附体系,探讨了活性炭纸吸附性能的变化。结果表明该活性炭滤纸的吸附性能可保持在原来活性炭的75％左右。 最后为了降低活性炭传质阻力,提高相际间接触效率,提高吸附与反应速率,本文采用湿法造纸和烧结工艺制备了一种新型的微纤包覆活性炭的复合材料。SEM结果显示纤维之间的结合点被很好得烧结在一起,形成了一个具有一定机械强度的网状结构,活性炭颗粒被很好地包覆其中。孔分布分析结果表明活性炭复合前后吸附性能和孔结构分布基本保持不变。为了考察该材料的吸附性能,将活性炭纤维取代微纤材料与颗粒活性炭构成复合床层,研究甲苯在复合床层的吸附穿透曲线,结果表明透过时间可以适当延长,但是透过曲线斜率基本无明显变化,说明床层的利用率基本不变。这也表明了活性炭纤维虽然具有较好的吸附性能,但是并不能取代微纤复合材料,微纤复合材料的制备研究具有重要意义。