這要從三個方面來說明:
第一,孔隙具有吸附勢,靠碳分子與被吸附分子的引力(主要是范德瓦斯力)而形成的,孔徑越小,吸附勢越強。
第二,分子運動理論:
①一切物體均由分子或原子組成,分子(原子)間有間隙;
②分子(原子)是處于永不停息漫無規則的熱運動狀態,分子間相互碰撞很頻繁,在標準狀態下,甲醛分子的自由運動速度為450m/s,一個甲醛分子與其它分子每秒要碰撞109次/S(幾十億次);
若貼近所研究表面的甲醛分子數密度,時時刻刻與遠處的甲醛分子數密度相等,則每秒有約2.7×1027個甲醛分子(約130㎏)碰在每平方米面積上;若室內甲醛濃度達到國家允許標準的10倍即達到0.8mg/m2,則每秒碰在每平方米面積上的甲醛達90mg;
③分子間有相互作用力,一般表現為引力。
第三,碰撞分子的直徑與活性炭孔隙直徑要匹配,若分子直徑大于孔隙直徑,則分子碰活性炭時,進不了孔隙而被彈回到空中;若分子直徑遠小于孔隙直徑,則分子即使碰到了孔隙,也有可能跑出來,孔徑越大,跑出來的概率也越大,使吸附率越;當分子直徑略小于孔徑時,分子碰到孔以后難于跑出來,即被吸附了。被吸附的分子數量多,表明其吸附能力越強。經查實與計算,某些物質分子的有效直徑如表1所示:
表1. 某些物質分子的平均有效直徑
| 物 質 | 氫 H2 | 氮 N2 | 水 H2O | 甲烷 CH4 | 氨 NH3 | 二氧 化碳 CO2 | 氯 CL2 | 甲醛 HCHO | 碘 I | 甲苯 C7 H8 | 二 甲苯 C8 H10 |
| 分子 直徑 nm | 0.274 | 0.376 | 0.324 | 0.414 | 0.444 | 0.460 | 0.44* | 0.45* | 0.48* | 0.58* | 0.60* |
注:*是用五種方法的計算值
由以上數據可知,只有孔隙直徑大于0.45nm而小于2.0nm的微孔才能吸附有毒有害氣體,而正好活性炭的這些微孔占總孔數的85%,所以對吸附這些有毒有害氣體的效果而言,活性炭是最理想的。