活性炭的表面特性

　　活性炭的分子化学结构由基本微晶构成，在二维空间与石墨类似，由呈六角形的碳原子平行层片组成。在高温活化时，由于烧却等原因，形成晶格缺陷，出现晶格歪扭或不完整，边角上的碳原子存在剩余价健或不成对电子，因而伎该点碳原子由于共价键的不饱和而有更大的反应趋势。在碳质物料中，氢氧等杂质原子不可能被周围碳原子的交换作用完全饱和，表现出较强的反应能力，并在炭的表面形成某些官能团，包括：羧基、内酯基、酸酐基、醇基、羟基、羰基、醌基、醚基。这些官能团使活性炭具有一定的化学吸着能力，并使活性炭表面可以进行卤化、氢化、氧化等作用以及在许多反应中起催化作用。活性炭在活化时，由于温度不同，形成的官能团也不同，在400℃左右的温活化时，主要形成羧基、酸酐基、醇基、羟基等酸性官能团，随着活化温度的升高，酸性官能团越来越少，而羰基、醌基、醚基等碱性官能团逐渐增加。

　　当活化温度达到850℃时，羧基、羟基这两种酸性官能团完全消失，而羰基等碱性官能团达到最大值。活化温度超过850℃时，碱性官能团略有减少，酸性官能团略有增加。我国活性炭多在900℃左右的温度下活化，所以活性炭表面含氧官能团主要是碱性官能团。这些官能团在水溶液中发生离解，使活性炭表面具有某些阳离子特性，极性增强，与水中酸性物质结合，形成活性炭物理化学吸着的又一特点。

　　活性炭的孔隙结构包括两个方面的内容：孔隙的形状和大小。目前，已有很多的方法对活性炭中孔隙的大小进行解析，尽管解析过程还需要很多的假设，导致的误差也还比较大；而活性炭中孔隙的形状还没有一种有效的方法进行观察和研究，因此人们对它的了解以及它的形成规律和对活性炭应用过程的影响还远未达到对孔隙大小的了解程度。活性炭中孔隙大小和形状的多样性和复杂性是导致活性炭吸附性能非常复杂的主要原因。