一、活性炭的性質(zhì)

　　1、吸附性

　　吸附性質(zhì)是活性炭的首要性質(zhì)。活性炭具有像石墨晶粒卻無規(guī)則地排列的微晶。在活化過程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圓筒孔形狀，按一定方法計算孔隙的半徑大小可分為二類：

　　(1)按IUPAC分：

　　微孔<1.0nm

　　中孔1-25nm

　　大孔>25nm。

　　(2)按習(xí)慣分：

　　微孔<150nm

　　中孔150-20000nm

　　大孔>20000nm。

　　由于這些孔隙，特別是微孔提供了巨大的表面積。

　　微孔的孔隙容積一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙數(shù)量約為1020個/g,全部微孔表面積約為500-1500m2/g，通常以BET法測算，也有稱高達(dá)3500-5000m2/g的。活性炭幾乎95%以上的表面積都在微孔中，因此除了有些大分子進(jìn)不了外，微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容積一般約為0.02-1.0mL/g，表面積高可達(dá)幾百平方米，一般只有活性炭總蠶種的約5%。其作用能吸附蒸汽，并能為吸附物提供進(jìn)入微孔的通道，又能直接吸附較大的分子。

　　大孔的孔隙容積一般約為0.2-0.5mL/g，表面積只約0.5-2m2/g，其作用一是使吸附質(zhì)分子快速深入活性炭內(nèi)部較小的孔隙中去；二是作為催化載體時，催化劑常少量沉淀在微孔內(nèi)，大都沉淀在大孔和中孔之中。

　　所提的活性炭表面積理應(yīng)包括內(nèi)表面積和外表面積，事實上吸附性質(zhì)主要來自巨大的內(nèi)表面積，因此不能誤認(rèn)為：把活性炭研碎磨細(xì)會明顯提高表面積從而提高吸附力。

　　很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物為流體，在一定溫度和壓力下被活性炭吸附，在高溫低壓下被吸附物又解吸出來，活性炭內(nèi)表面恢復(fù)原狀。這是廣泛應(yīng)用的物理吸附，學(xué)術(shù)上又稱為范德華吸附。

　　2、化學(xué)性

　　活性炭的吸附除了物理吸附，還有化學(xué)吸附。活性炭的吸附性既取決于孔隙結(jié)構(gòu)，又取決于化學(xué)組成。

　　活性炭不僅含碳，而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類、內(nèi)酯類、醌類、醚類。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時還會生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。

　　這些灰分含量可經(jīng)水洗或酸洗的處理而降低。

　　活性炭中無機(jī)物成分，從表3-1四種粉炭商品的分析，可見一斑。(附表略)

　　3、催化性

　　活性炭在許多吸附過程中伴有催化任憑，表現(xiàn)出催化劑的活性。例如活性炭吸附二氧化硫經(jīng)催化氧化變成三氧化硫。

　　由于活性炭有特異的表面含氧化合物或絡(luò)合物的存在，對多種反應(yīng)具有催化劑的活性，例如使氯氣和一氧化碳生成光氣。

　　由于活性炭和載持物之間會形成絡(luò)合物，這種絡(luò)合物催化劑使催化活性大增，例如載持鈀鹽的活性炭，即使沒有銅鹽的催化劑存在，烯烴的氧化反應(yīng)也能催化進(jìn)行，而且速度快、選擇性高。

　　由于活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、巨大的內(nèi)表面積和很好的耐熱性、耐酸性、耐堿性，可作為催化劑的載體。例如，有機(jī)化學(xué)中加氫、脫氫環(huán)化、異構(gòu)化等的反應(yīng)中，活性炭是鉑、鈀催化劑的優(yōu)良載體。

　　4、機(jī)械性

　　下面幾個項目表示活性炭的機(jī)械性，為活性炭的應(yīng)用者，尤其為大量的工業(yè)應(yīng)用者所重視。

　　(1)粒度：采用一套標(biāo)準(zhǔn)篩篩分法，求出留在和通過每只篩子的活性炭重量，表示粒度分布。

　　(2)靜觀密度或堆密度：飲食孔隙容積和顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

　　(3)體積密度和顆粒密度：飲食孔隙容積而不飲食顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

　　(4)強(qiáng)度：即活性炭的耐破碎性。

　　(5)耐磨性：即耐磨損或抗磨擦的性能。

　　這些機(jī)械性質(zhì)直接影響應(yīng)用，例如：密度影響容器大小；粉炭粗細(xì)影響過濾；粒炭粒度分布影響流體阻力和壓降；破碎性影響使用壽命和廢炭再生。