活性炭的细孔构造

与活性炭吸附能力相关的因素一是活性炭的细孔构造，二是表面的氧化物复体的性能。这都与活性炭在制造过程中的材质和工艺有关。

活性炭的细孔构造反应了活性炭的比表面积及各类孔隙所占的份额。活性炭所具有的独特孔隙结构是由石墨晶粒和无定形炭所构成的多相物系决定的。活性炭经活化后，炭粒晶格间生成的空隙形成了各种形状和大小不同的孔隙，因而构成巨大的吸附表面积，具备很强的吸附能力。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的分类，这些孔隙可以分为三种类型：微孔(直径<2rim)、中孔(亦称过渡孔，直径为2-50>50 nm)，其中微孔可进一步分为一级微孔(<0.8nm)和二级微孔(O.8-2nm)，如图2-2所示。

1)各种孔在活性炭吸附中的作用

各种孔径在水处理中所起的作用不一样，大孔主要起通道作用，即水中有机污染物经过大孔能顺利而通畅地进入中孔或微孔；中孔除了起通道作用使被吸附物质达到微孔之外，还能对分子半径较大的有机物质起到直接吸附的作用；微孔能吸附液相中10A。以下分子有机物，通常来讲它的容积和比表面积标志着活性炭吸附能力的优劣。

活性炭孔隙大小及匹配情况是影响吸附性能的最主要因素之一。如果活性炭的孔径匹配情况以微孔居多，那么它比较适合吸附液相中分子量、分子直径较小的物质，如果中孔和大孔比较发达，则该炭更适合于吸附液相中分子量和分子直径较大的物质。在水处理中，大分子污染物一般通过中孔来吸收，而小分子污染物通过微孔来吸附，所以通常来讲微孔担负着除去水中有机物的极其重要的角色，最好选择微孔和过渡孔(中孔)都较为发达和比表面积较大的活性炭品种。但大孔也应有适当的比率。活性炭对水中污染物的吸附路径首先通过水体传播到活性炭的表面(水体传质)，经过大孔(大孔传质速率)，中孔(中孔传质速率)，最后吸附在微孔表面，活性炭对有机物的总体吸附速率受过程中几个传质速率的共同影响。因此，没有一定数量的中、大孔，有机物质在大孔和中孔中的传质速度就小，活性炭对有机物的吸附速率会降低，有机物质较难进入微孔，甚至大分子有机物可能堵塞了传质路径使小分子物质不能进入微孔，从而降低了活性炭的吸附能力。通常针对不同的水体和目标污染物，应通过实验确定合适的活性炭种。

2)孔径分布的影响因素

影响活性炭孔径分布的主要因素是制炭原料及活化方式。例如：煤质活性炭通常采用气体活化法，产品的形状以颗粒状为主，其孔径分布以微孔居多；木质活性炭通常采取化学法活化，产品的形状以粉状为主，其孔径分布可通过调节化学活化剂的配比来进行控制，比较灵活，既可以制造出孔径分布以微孔居多的产品也可制造出孔径分布中孔占较大比例的产品：以果壳类为原料制造的活性炭通常也采用气体活化法，产品的形状以颗粒状为主，由于其特殊材质的因素，其孔径分布介于上述两类活性炭之间，因此其应用范围更为广泛。

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