活性炭的表面化學性質與構造
發布者：gyyhlc01 發布時間：2014-03-03 22:23:19
細孔構造和細孔分布
活性炭在制造過程中，揮發性有機物去除后，晶格間生成的空隙形成許多形狀和大小不同的細孔。這些細孔壁的總表面積（即比表面積）一般高達500～1700㎡/g，這就是活性炭吸附能力強、吸附容量大的主要原因。
表面積相同的活性炭，對同一種物質的吸附容量有時也不同，這與活性炭的細孔結構和細孔分布有關。細孔結構隨原料、活化方法、活化條件不同而異，一般可以根據細孔半徑的大小分為三種：
大微孔 半徑1000～100000A
過渡孔 20～1000A
小微孔 ～20A
（A=10`9㎝）
一般活性炭小微孔容積約為0.15～0.90ml/g，表面積不超過單位重量吸附劑總表面積的5%，用藥劑活化法制得的活性炭，孔容積和表面積可以提高。液相吸附時，吸附質（溶質）分子直徑較大，如著色成分的分子直徑多在30A以上，這時小微孔幾乎不起作用。有些吸附質通過過渡孔作為通道擴散到小微孔中去，因此吸附質的擴散速度受過渡孔多少的影響。液相吸附時，過渡孔的數量有一定的要求是重要的。
大微孔容積為0.2～0.5ml/g，表面積只有0.5～2㎡/g。對液相物理吸附，大微孔的作用不大，但作為觸媒載體時，大孔的作用甚為顯著。
表面化學性質
活性炭的吸附特性，不僅受細孔結構而且受活性炭表面化學性質的影響。
1.活性炭的元素組成 在組成活性炭的元素中，炭占70～95%，因此還含有兩種混合物，一是原料中本來就存在炭化過程中不完全炭化而殘留在活性炭結構中，或在炭化時以化學鍵結合的氧和氫。另一種是灰分，構成活性炭的無機部分。灰分的含量及組成隨活性炭的種類而異，椰殼活性炭的灰分在3%左右，煤質活性炭的灰分高達20～30%。活性炭的灰分對活性炭吸附水溶液中有些電解質和非電解質有催化作用。活性炭含硫較低，活化質量好的炭不應檢出硫化物，氮的含量極微。
2.表面氧化物 活性炭中氫和氧的存在對活性炭的吸附及其他特性有很大的影響。在炭化及活化過程中，由于氫和氧與碳以化學鍵結合，時活性炭的表面上有各種有機官能團型式的氧化物及碳氫化物，這些氧化物時活性炭與吸附質分子發生化學作用，顯示出活性炭的選擇吸附性。
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