活性炭基本性質(zhì)

活性炭的結(jié)構(gòu)是由六角形的碳原子平面層組成，這些平面層構(gòu)成了活性炭的基本微晶（即石墨微晶）結(jié)構(gòu)，每個(gè)基本微晶含有3-4個(gè)平行的碳原子平面層，六角網(wǎng)狀平面中碳原子間距為0.142nm，層間距為0.3354nm。

這種結(jié)構(gòu)注定活性炭具有發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)。無(wú)定形炭的結(jié)構(gòu)，是由多層平行的碳網(wǎng)平面組成的微晶群和其它未組成平行層的單個(gè)網(wǎng)狀平面以及無(wú)規(guī)則炭三部分組成。由于含碳物質(zhì)的組成和性質(zhì)不同，在高溫下形成“亂層結(jié)構(gòu)”和“無(wú)序結(jié)構(gòu)”的情況也不同，所以并不是所有的含碳物質(zhì)都可以形成具有活性炭結(jié)構(gòu)的多孔物質(zhì)。

活性炭孔形狀有毛細(xì)管狀、墨水瓶形、V形等。孔徑大小分布很寬，根據(jù)Dubinin提出并為國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)（IUPAC）采納的分類(lèi)法，孔徑r＜2nm為微孔，2＜r＜50nm為中孔，r＞50nm為大孔。不同的孔具有不同的吸附機(jī)理，微孔是活性炭中吸附質(zhì)分子的通道，通過(guò)它吸附質(zhì)才能進(jìn)入到吸附表面，分子運(yùn)動(dòng)的通道是否通暢對(duì)吸附速度影響較大；中孔既是吸附質(zhì)分子的通道，支配著吸附速度，又在一定相對(duì)壓力下發(fā)生毛細(xì)凝結(jié)，有些不能進(jìn)入微孔的分子則在這里被吸附，所以需要較大孔對(duì)大分子的吸附有重要作用。

活性炭的吸附特性不僅與它的孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和自身化學(xué)組成和表面官能團(tuán)也有密切關(guān)系。活性炭的主要成分是碳，其表面整體呈現(xiàn)非極性。活性炭中除了石墨微晶平面層邊緣的碳原子外，在微晶平面層上存在著不成對(duì)電子構(gòu)成了活性炭的活性位，位于表面活性位上的碳原子因具有不飽和鍵而趨于化學(xué)吸附并吸附了其他的元素（如O，H，N等）生成了表面絡(luò)合物，致使活性炭表面又表現(xiàn)為極性。活性炭表面較常見(jiàn)的官能團(tuán)有：羧基、酚羥基和醌型羰基。此外，還發(fā)現(xiàn)有醚、酯、二羧酸酐、環(huán)狀過(guò)氧化物等。而原材料和活化方式是影響活性炭中有機(jī)官能團(tuán)種類(lèi)和含量的兩個(gè)重要因素。充分了解活性炭中官能團(tuán)狀況，為進(jìn)一步提高活性炭性能奠定基礎(chǔ)。