1、性炭的物理結(jié)構(gòu)

    活性炭的制造基本上包括兩個過程，首先是脫水和炭化，將原料加熱，在170℃和400℃-600℃的溫度下先后進(jìn)行干燥并使原有的有機(jī)物80％左右炭化，然后將炭化物活化，這是利用活性劑，如水蒸氣等與炭反應(yīng)來完成的，在吸熱反應(yīng)中產(chǎn)生CO和H2組成的混合氣體，經(jīng)燃燒加熱到適當(dāng)溫度(800℃～1000℃)以燒除所有可分解物質(zhì)，由此產(chǎn)生發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，從而具有極強(qiáng)的吸附能力活性炭的孔隙按孔徑的大小可分為三類，大孔半徑為1000-100000埃，過渡孔半徑為20-1000埃，微孔半徑小于20埃，三種孔隙在吸附過程中有著各自不同的職能。大孔主要是提供擴(kuò)散通道，使吸附質(zhì)通過大孔擴(kuò)散到過渡孔和小孔中去。這部分孔隙的表面積很小，只有0.5-2m2/g，占總表面積的比例不足1％，吸附作用甚微過渡孔的表面積占總表面積的5％左右，即使吸附質(zhì)進(jìn)入微孔區(qū)，也只有一部分被吸附當(dāng)吸附質(zhì)的分子直徑較大時，小孔無法起到吸附作用，活性炭對吸附質(zhì)的吸附主要是靠過渡孔來完成的。因此，過渡孔的比例對活性炭的吸附性能起很大的決定作用。微孔可進(jìn)一步分為一級微孔(半徑<0.8nm)和二級微孔(O.8nm～2nm)，形狀有瓶形、毛細(xì)管形、平板形等。微孔容積一般為O.15-0.90mL/g，表面積占總面積的95％以上，活性炭的吸附容量主要受小孔支配。

2、活性炭的表面特性

    活性炭的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)由基本微晶構(gòu)成，在二維空間與石墨類似，由呈六角形的碳原子平行層片組成。在高溫活化時，由于燒卻等原因，形成晶格缺陷，出現(xiàn)晶格歪扭或不完整，邊角上的碳原子存在剩余價健或不成對電子，因而伎該點碳原子由于共價鍵的不飽和而有更大的反應(yīng)趨勢。在碳質(zhì)物料中，氫氧等雜質(zhì)原子不可能被周圍碳原子的交換作用完全飽和，表現(xiàn)出較強(qiáng)的反應(yīng)能力，并在炭的表面形成某些官能團(tuán)，包括：羧基、內(nèi)酯基、酸酐基、醇基、羥基、羰基、醌基、醚基。這些官能團(tuán)使活性炭具有一定的化學(xué)吸著能力，并使活性炭表面可以進(jìn)行鹵化、氫化、氧化等作用以及在許多反應(yīng)中起催化作用?；钚蕴吭诨罨瘯r，由于溫度不同，形成的官能團(tuán)也不同，在400℃左右的溫活化時，主要形成羧基、酸酐基、醇基、羥基等酸性官能團(tuán)，隨著活化溫度的升高，酸性官能團(tuán)越來越少，而羰基、醌基、醚基等堿性官能團(tuán)逐漸增加。

    當(dāng)活化溫度達(dá)到850℃時，羧基、羥基這兩種酸性官能團(tuán)完全消失，而羰基等堿性官能團(tuán)達(dá)到最大值?；罨瘻囟瘸^850℃時，堿性官能團(tuán)略有減少，酸性官能團(tuán)略有增加。我國活性炭多在900℃左右的溫度下活化，所以活性炭表面含氧官能團(tuán)主要是堿性官能團(tuán)。這些官能團(tuán)在水溶液中發(fā)生離解，使活性炭表面具有某些陽離子特性，極性增強(qiáng)，與水中酸性物質(zhì)結(jié)合，形成活性炭物理化學(xué)吸著的又一特點。