活性炭活化原理

       通過研究表明，木材炭化期間，大部分非碳元素——?dú)浜脱踉诟邷叵率軣岱纸馐紫纫詺怏w形式脫除，而不含氫、氧元素的碳原子則組合成類似石墨的基本微晶結(jié)構(gòu)?；疚⒕У南嗷ヅ帕惺遣灰?guī)則的，微晶之間留有空隙，雖然由于焦油的析出和分解，這些空隙被占據(jù)或被紊亂的無定形碳充填或堵塞，因此炭化料只有很小的吸附量。據(jù)推測至少在低溫炭化期間一部分焦油留在微晶之間孔隙內(nèi)和其表面上。因此，要制造高吸附能力的活性炭，只有在活化劑同炭發(fā)生反應(yīng)的條件下來活化炭化料?；罨謨蓚€階段進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)行氣體活化時，在開始階段燒失率不高于10%情況下，空隙中的焦油等物質(zhì)和紊亂的碳首先被除去，微晶之間和堵塞的孔隙即被打開，這時基本微晶的表面就暴露出來。在活化繼續(xù)進(jìn)行的第二個階段中，暴露的基本微晶表面與活化劑作用，基本微晶中的碳被燒掉，微晶的燒失是以不同的速率在表面上的不同部分進(jìn)行。據(jù)認(rèn)為，微晶燃燒的速度在同炭層平面平行的方向比垂直的方向大。有人認(rèn)為，在基本微晶邊角上的和有缺陷的位置上的那些碳原子更為活潑，因為它們的化合價沒有被相鄰的碳原子所飽和，這些地方就是所謂的活性點(diǎn)，在同活化劑的反應(yīng)往往發(fā)生在活性點(diǎn)上。在氣體活化劑同炭反應(yīng)的過程中，在活性點(diǎn)上暫時生成了表面絡(luò)合物，當(dāng)它們分解時，以一氧化碳或二氧化碳從表面逸出，結(jié)果新的不完全飽和的碳原子則暴露微晶表面，于是活性點(diǎn)又能同活化劑的另外的分子進(jìn)行反應(yīng)。微晶的過程不均勻的燃燒就導(dǎo)致新的孔隙的出現(xiàn)，在隨后的活化過程中，孔隙不斷加寬，相鄰微孔之間的壁完全被燒毀而形成較大的孔隙，結(jié)果導(dǎo)致過渡孔和大孔容積的增加。因此，常用三種過程來解釋活化過程中產(chǎn)生孔隙的活化機(jī)理：①原來閉塞孔的開放：②原有孔隙的擴(kuò)大，孔壁被燒失：③某些結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇性活化而產(chǎn)生新孔。
        孔隙的生成與炭的氧化程度有密切的關(guān)系，而炭的氧化必然要消耗炭，因此，常用燒失率（活化期間炭重量減少的百分率）這個詞來度量炭的活化程度。有時也使用活化得率，所謂活化得率是指最后獲得的活性炭重量（以活化前炭化半成品的百分率表示）。