活性炭的表面特性

　　活性炭的分子化學結構由基本微晶構成，在二維空間與石墨類似，由呈六角形的碳原子平行層片組成。在高溫活化時，由于燒卻等原因，形成晶格缺陷，出現晶格歪扭或不完整，邊角上的碳原子存在剩余價健或不成對電子，因而伎該點碳原子由于共價鍵的不飽和而有更大的反應趨勢。在碳質物料中，氫氧等雜質原子不可能被周圍碳原子的交換作用完全飽和，表現出較強的反應能力，并在炭的表面形成某些官能團，包括：羧基、內酯基、酸酐基、醇基、羥基、羰基、醌基、醚基。這些官能團使活性炭具有一定的化學吸著能力，并使活性炭表面可以進行鹵化、氫化、氧化等作用以及在許多反應中起催化作用。活性炭在活化時，由于溫度不同，形成的官能團也不同，在400℃左右的溫活化時，主要形成羧基、酸酐基、醇基、羥基等酸性官能團，隨著活化溫度的升高，酸性官能團越來越少，而羰基、醌基、醚基等堿性官能團逐漸增加。

　　當活化溫度達到850℃時，羧基、羥基這兩種酸性官能團完全消失，而羰基等堿性官能團達到最大值。活化溫度超過850℃時，堿性官能團略有減少，酸性官能團略有增加。我國活性炭多在900℃左右的溫度下活化，所以活性炭表面含氧官能團主要是堿性官能團。這些官能團在水溶液中發生離解，使活性炭表面具有某些陽離子特性，極性增強，與水中酸性物質結合，形成活性炭物理化學吸著的又一特點。

　　活性炭的孔隙結構包括兩個方面的內容：孔隙的形狀和大小。目前，已有很多的方法對活性炭中孔隙的大小進行解析，盡管解析過程還需要很多的假設，導致的誤差也還比較大；而活性炭中孔隙的形狀還沒有一種有效的方法進行觀察和研究，因此人們對它的了解以及它的形成規律和對活性炭應用過程的影響還遠未達到對孔隙大小的了解程度。活性炭中孔隙大小和形狀的多樣性和復雜性是導致活性炭吸附性能非常復雜的主要原因。