粉狀活性炭是以碳為主要成分的吸附材料，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，既不像石墨、金剮石:^樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu)，又不像一般含碳物質(zhì)那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為粉狀活性炭是由類似石墨的碳微晶按“螺層形結(jié)抅"排列，由于微晶間的強(qiáng)烈交聯(lián)形成了發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，粉狀活性炭的孔結(jié)構(gòu)與原料、生產(chǎn)工藝有關(guān)。一般認(rèn)為粉狀活性炭的孔由大孔，中孔和微孔組成，大孔孔徑50?2000nm,中孔孔徑2?50nnu激孔孔徑小于2nm[2]，
粉狀活性炭的吸附性能不僅和其孔瓊結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和粉狀活性炭的化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，粉狀活性炭表面的不飽和價(jià)和結(jié)構(gòu)缺陷，不僅對(duì)粉狀活性炭吸射非極性物麁有彩咱，而且對(duì)極性物質(zhì)在粉狀活性炭表面的吸酎也有很大影響。
粉狀活性炭中除了碳元索以外，包含兩類摻雜物，一類是化學(xué)結(jié)合
的元素，主要是載和氡，來(lái)源于未完全炭化的原料，或者是在活化過(guò)程中，外來(lái)的非碳元紫與碳發(fā)生化學(xué)結(jié)合；另一類摻雜物避灰分，它是粉狀活性炭的無(wú)機(jī)部分，主要來(lái)自粉狀活性炭生產(chǎn)用原料。木質(zhì)粉狀活性炭灰分含量較低，一般在8%以下，煤基粉狀活性炭灰分含量較商, 一般在8%?20%,采用超純煤或特殊加工工藝?煤基粉狀活性炭灰分可降到6%以下。
粉狀活性炭是疏水性的非極性吸附劑，能選擇性地吸附非極性物質(zhì)，而對(duì)不飽和的含碳化合物，如含雙鍵或叁鍵的化合物選擇吸附能力較小；粉狀活性炭比表面積較大，一般粉狀活性炭產(chǎn)品的比表面積可達(dá)500?1200m2/g，特殊用途的粉狀活性炭具有更髙的比表面積。
粉狀活性炭表面化學(xué)性質(zhì)與粉狀活性炭加工工藝有關(guān)，在髙溫下用水蒸氣活化制得顆粒粉狀活性炭表面多含堿性化合物，而用氣化鋅法制得粉狀活性炭表面多含酸性化合物。
粉狀活性炭的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，能耐酸、滅，能在比較大的酸堿度范圍內(nèi)應(yīng)用；粉狀活性炭不溶于水和其他溶劑，所以能在水溶液和許多溶劑中使用；粉狀活性炭能經(jīng)受髙溫和高壓的作用，在有機(jī)合成中常用作催化劑或載體。
粉狀活性炭使用失效后，可以用各種方法進(jìn)行再生，使其恢復(fù)原來(lái)的吸附能力，粉狀活性炭一般能進(jìn)行多次反復(fù)再生，如果再生方法合適，其吸附能力不會(huì)顯著降低。
2.1 粉狀活性炭孔隙結(jié)構(gòu)
由于粉狀活性炭有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，形成了粉狀活性炭巨大的比表面積，使粉狀活性炭具有吸附氣體和液體分子的能力，因此粉狀活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)粉狀活性炭的吸附性能有非常重要的影響。作為多孔吸附劑的粉狀活性炭基本上是非結(jié)晶性物質(zhì)，它是由微細(xì)的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳?xì)浠衔锊糠謽?gòu)成的，其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予粉狀活性炭所特有的吸附性能。
粉狀活性炭碳原子具有2s2 、 2p2兩種價(jià)電子，化學(xué)結(jié)合時(shí)形成sp、 sp2、sp3三種混合軌道。特別是構(gòu)成粉狀活性炭的基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)，是由sp2雜化軌道所形成的、結(jié)合角為120°的平面的一種二元格結(jié)構(gòu)。由這樣排列的碳原子所形成的基底面規(guī)則性地積層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的三元結(jié)晶稱為石墨[3]。但是，構(gòu)成粉狀活性炭孔壁的碳索固體雖然
叫做粉狀活性炭石墨狀微晶，二元格子卻沒(méi)有采取石墨那樣規(guī)則性的積層結(jié)構(gòu)，而形成是亂層結(jié)構(gòu)，即粉狀活性炭?jī)?nèi)部碳結(jié)構(gòu)不存在嚴(yán)格意義上的三元性規(guī)則結(jié)構(gòu)。結(jié)晶的本來(lái)定義是原子具有三元空間性規(guī)則排列結(jié)構(gòu)的固體，粉狀活性炭孔壁中的固體并非由純粹的晶態(tài)石墨組成。通常所有的碳質(zhì)吸附劑都屬于非石墨化碳。由于粉狀活性炭為非晶質(zhì)固體，其孔隙的成因、起源、形狀以及細(xì)孔間結(jié)構(gòu)的千差萬(wàn)別，因此，使得對(duì)非晶質(zhì)固體炭吸附材料的孔隙解釋非常困難。
粉狀活性炭具有的吸附性能主要決定于其多孔性結(jié)構(gòu)。粉狀活性炭中具有各種孔隙，不同的孔徑能夠發(fā)揮出與其相應(yīng)的機(jī)能。國(guó)際純粹與
應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC 1972)依據(jù)不同尺寸孔隙中分子吸附的不同，將孔分為三類：u'〉50mn的為大孔；2mn<w<50nm的為中孔；u;<2mn的為微孔。但實(shí)際上這樣的劃分帶有相當(dāng)?shù)闹饔^性和武斷性，因?yàn)槲竭^(guò)程或填充過(guò)程不僅依賴于孔隙形態(tài)，而且受吸附質(zhì)性能以及吸附質(zhì)-吸附劑間相互作用的彫響。
孔結(jié)構(gòu)和孔形狀對(duì)于吸酎都有很大影響，微孔碳結(jié)構(gòu)中存在的幾種孔隙：開(kāi)孔型、部分閉孔型和間充籠型。如圖1-1所示C4，5]。由于特殊的碳結(jié)構(gòu).使得碳質(zhì)吸附劑的孔隙具有狹縫型的特征，這與其他類型吸附劑的孔隙有明顯的區(qū)別：如苯分子（一種片狀分子）可以被孔隙尺寸為0.4nm的炭分子篩（Carbon Molecular Sieve, CMS)吸附而不被孔隙尺寸為0. 4nm的沸石所吸附；CMS
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