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由于活化的过程是一个微观过程,即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀 ,所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。活性炭表面的微孔直径大多在2~50nm之间,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面积,每克活性炭的表面积为500~1500m2,活性炭的一切应用,几乎都基于活性炭的这一特点。
磷酸等酸性活化剂制备的活性炭表面以酸性基团为主 ,对碱性物质吸附较好;KOH、K2CO3等碱性活化剂制备的活性炭表面以碱性基团为主,适合于吸附酸性物质;而采用CO2、H2O等物理活化方法制备的活性炭表面官能团总体呈中性。
活性炭表面化学性质:
活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。X 射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含氢和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。
主要用于冶金、钢铁、石油、生活、液相吸附、化工、电力、饮用水、纯净水、制酒、饮料、工业污水的净化、脱色、脱氯、除臭;也可用于炼油行业的脱硫醇等。特别适用于电厂、石化、炼油厂、印染纺织业、食品饮料、药用活性炭、电子高纯水、生活饮用水、工业中水回用等行业。更能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染物,余氯、半脱氯值,以及的回收等。
在生产过程中,提高活性炭吸附性能 的办法就是控制生产工艺,使单位体积内尽可能多地增加活性炭的孔隙结构。因此吸附性越高的活性炭由于含有大量的孔隙,使得其本身的密度变得越来越小, 这就是为什么吸附性越好的活性炭手感越轻的原因(前提是使用同一种原料生产,没有浸过水或吸附过其他物质)。同时随着吸附性的提高活性炭的生产成本也就越 高,而且是呈几何级数增长,这就是市场上有用低吸附活性炭冒充高吸附活性炭销售的动机。
原材料分类符号:
活性炭制造原材料命名的分类符号以材料名称英文单词的字母大写表示,若名称字母重复,则在英文单词字母后缀一个小写英文字母,该字母来源于材料名称的英文单词(辅音优先)。制造原材料分类符号中,由于类属于木质活性炭的加工原材料种类较多,而各种木质原材料制造后的活性炭性能有一定的区别,因此,将木质活性炭的制造的原材料细分为四类:木屑类活性炭、果壳类活性炭、椰壳类活性炭、生物质类活性炭。这四类木质活性炭的分类符号,用原材料分类符号(W)和其具体的原料(木屑、果壳、椰壳、生物质)英文单词的字母大写用下脚标标注共同表示。 其分类符号详见2016年发布的中国国家标准GB/T 32560-2016 。
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