活性炭的細孔構造

與活性炭吸附能力相關的因素一是活性炭的細孔構造，二是表面的氧化物復體的性能。這都與活性炭在制造過程中的材質和工藝有關。

活性炭的細孔構造反應了活性炭的比表面積及各類孔隙所占的份額。活性炭所具有的獨特孔隙結構是由石墨晶粒和無定形炭所構成的多相物系決定的。活性炭經活化后，炭粒晶格間生成的空隙形成了各種形狀和大小不同的孔隙，因而構成巨大的吸附表面積，具備很強的吸附能力。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的分類，這些孔隙可以分為三種類型：微孔(直徑<2rim)、中孔(亦稱過渡孔，直徑為2-50>50 nm)，其中微孔可進一步分為一級微孔(<0.8nm)和二級微孔(O.8-2nm)，如圖2-2所示。

1)各種孔在活性炭吸附中的作用

各種孔徑在水處理中所起的作用不一樣，大孔主要起通道作用，即水中有機污染物經過大孔能順利而通暢地進入中孔或微孔；中孔除了起通道作用使被吸附物質達到微孔之外，還能對分子半徑較大的有機物質起到直接吸附的作用；微孔能吸附液相中10A。以下分子有機物，通常來講它的容積和比表面積標志著活性炭吸附能力的優劣。

活性炭孔隙大小及匹配情況是影響吸附性能的最主要因素之一。如果活性炭的孔徑匹配情況以微孔居多，那么它比較適合吸附液相中分子量、分子直徑較小的物質，如果中孔和大孔比較發達，則該炭更適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質。在水處理中，大分子污染物一般通過中孔來吸收，而小分子污染物通過微孔來吸附，所以通常來講微孔擔負著除去水中有機物的極其重要的角色，最好選擇微孔和過渡孔(中孔)都較為發達和比表面積較大的活性炭品種。但大孔也應有適當的比率。活性炭對水中污染物的吸附路徑首先通過水體傳播到活性炭的表面(水體傳質)，經過大孔(大孔傳質速率)，中孔(中孔傳質速率)，最后吸附在微孔表面，活性炭對有機物的總體吸附速率受過程中幾個傳質速率的共同影響。因此，沒有一定數量的中、大孔，有機物質在大孔和中孔中的傳質速度就小，活性炭對有機物的吸附速率會降低，有機物質較難進入微孔，甚至大分子有機物可能堵塞了傳質路徑使小分子物質不能進入微孔，從而降低了活性炭的吸附能力。通常針對不同的水體和目標污染物，應通過實驗確定合適的活性炭種。

2)孔徑分布的影響因素

影響活性炭孔徑分布的主要因素是制炭原料及活化方式。例如：煤質活性炭通常采用氣體活化法，產品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多；木質活性炭通常采取化學法活化，產品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調節化學活化劑的配比來進行控制，比較靈活，既可以制造出孔徑分布以微孔居多的產品也可制造出孔徑分布中孔占較大比例的產品：以果殼類為原料制造的活性炭通常也采用氣體活化法，產品的形狀以顆粒狀為主，由于其特殊材質的因素，其孔徑分布介于上述兩類活性炭之間，因此其應用范圍更為廣泛。

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