活性炭是以碳為主要成分的吸附材料,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,既不像石墨、金剛石那樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu),又不像一般含碳物質(zhì)那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu),一般認(rèn)為
活性炭是有類似石墨的碳微晶按“螺層形結(jié)構(gòu)”排列,由于微晶間的強烈交聯(lián)形成了發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu),活性炭的孔結(jié)構(gòu)與原料、生產(chǎn)工藝有關(guān)。一般認(rèn)為活性炭的孔有大孔、中孔和微孔組成,大孔孔徑50~200nm中孔孔徑2~50nm,微孔孔徑小于2nm。
活性炭的吸附性能不僅和其孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān),而且和活性學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)?;钚蕴勘砻娴牟伙柡蛢r和結(jié)構(gòu)缺陷,不僅對活性炭吸附非極性物質(zhì)有影響,而且對極性物質(zhì)在活性炭表面的吸附也有很大影響。
活性炭在除了炭元素以外,包含兩類摻雜物,一類是化學(xué)結(jié)合的元素,主要是氧和氫,來源于未完全炭化的原料,或者是在活化過程中,外來的非碳元素與炭發(fā)生化學(xué)結(jié)合;另一類摻雜物是灰分,它是活性炭的無機部分,主要來自活性炭生產(chǎn)用原料。 木質(zhì)活性炭灰粉含量較低,一般在8%以下,煤質(zhì)活性炭灰粉含量較高,一般在8%~20%,采用超純煤或特殊加工工藝,煤質(zhì)活性炭灰粉可降低到6%一下。
活性炭是疏水性的非極性吸附劑,能選擇性地吸附非極性物質(zhì),而對不飽和的含碳化合物,如含雙鍵或叁鍵的化合物選擇吸附能力較小;活性炭比表面積較大,一般活性炭產(chǎn)品的比表面積可達(dá)500~1200m2/g,特殊用途的活性炭具有更高的比表面積。
活性炭表面化學(xué)性質(zhì)與活性炭加工工藝有關(guān),在高溫下用水蒸汽活化制得顆?;钚蕴勘砻娑嗪瑝A性化合物,而用氯化鋅法制得性炭表面多含酸性化合物。
活性炭的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,能耐酸、堿,能在比較大的酸度范圍內(nèi)應(yīng)用;活性炭不溶于水和其他溶劑,所以能在水溶液和多溶劑中使用;活性炭能經(jīng)受高溫和高壓的作用,在有機合成中常用作催化劑或載體。
活性炭使用失效后,可以用各種方法進行再生,使其恢復(fù)原來的吸附能力,活性炭一般能進行多次反復(fù)再生,如果再生方法適,其吸附能力不會顯著降低。