活性炭(AC: activated carbon)是由含碳材料制成的外觀呈黑色,內部孔隙結構發達、表面積大,吸附能力強的一類微晶質碳素材料。
分子式:C;分子量:12.011;熔點:3652℃;沸點:4827℃,3652℃升華。有多孔結構和對氣體、蒸氣或膠態固體有強大吸附本領的炭。每克的總表面面積可達500~1000平方米;密度為1.9~2.1;表觀密度約0.08~0.45。含碳量10%~98%。
活性炭的物理結構
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℃的溫度下先后進行干燥并使原有的有機物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來完成的,在吸熱反應中產生CO和H2組成的混合氣體,經燃燒加熱到適當溫度(800℃~1000℃)以燒除所有可分解物質,由此產生發達的微孔結構和巨大的比表面積,從而具有極強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。大孔主要是提供擴散通道,使吸附質通過大孔擴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,即使吸附質進入微孔區,也只有一部分被吸附當吸附質的分子直徑較大時,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。微孔可進一步分為一級微孔(半徑<0.8nm)和二級微孔(O.8m'u~2 nm),形狀有瓶形、毛細管形、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。
活性炭按孔徑可分為:
(1)大孔型活性炭:所含大孔、中孔、微孔中,以大孔體積較大的活性炭。
(2)細孔型活性炭:所含大孔、中孔、微孔中,以微孔體積較大的活性炭。