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)，每個基本微晶含有3-4個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)達孔結(jié)構(gòu)。無定形炭的結(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網(wǎng)狀平面以及無規(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提出并為國際理論與應用化學協(xié)會（IUPAC）采納的分類法，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理，微孔是活性炭中吸附質(zhì)分子的通道，通過它吸附質(zhì)才能進入到吸附表面，分子運動的通道是否通暢對吸附速度影響較大；中孔既是吸附質(zhì)分子的通道，支配著吸附速度，又在一定相對壓力下發(fā)生毛細凝結(jié)，有些不能進入微孔的分子則在這里被吸附，所以需要較大孔對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)，而且和自身化學組成和表面官能團也有密切關(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吸附并吸附了其他的元素（如O，H，N等）生成了表面絡合物，致使活性炭表面又表現(xiàn)為極性。活性炭表面較常見的官能團有：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)狀過氧化物等。而原材料和活化方式是影響活性炭中有機官能團種類和含量的兩個重要因素。充分了解活性炭中官能團狀況，為進一步提高活性炭性能奠定基礎。