活性炭的结构

活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构。

活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构（此过程称为活化）。

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。

活性炭性质：
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、苯酚等，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）及其衍生物，可促进活性炭对酸性物质的吸附。

活性炭的吸附性的原理活性炭是一种高表面积的多孔性吸附材料，通常由天然矿石或有机材料（如木材、植炭和煤）的热解或氧化制得。

其独特的吸附性能来源于其特殊的物理和化学特性，以及其细小孔隙结构。

活性炭的吸附性原理主要包括以下几个方面：1. 超孔隙结构：活性炭具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和宏孔。

其中微孔是最重要的，其孔径通常在0.2-2纳米之间。

这些微孔的存在使得活性炭具有巨大的比表面积，通常可达到几百至几千平方米/克。

通过增加比表面积，活性炭可以提高吸附分子与其表面之间的接触面积，从而增加吸附能力。

2. 非极性特性：活性炭主要由碳元素构成，因此具有强烈的非极性特性。

这种非极性特性使得活性炭对许多有机物质具有良好的吸附能力。

有机物质在活性炭表面的吸附是通过范德华力和π-π相互作用等非共价键来实现的。

3. 表面化学性质：活性炭表面通常含有丰富的含氧官能团，如羟基、酚基和羧基等。

这些官能团可以与一些极性物质发生氢键或离子键作用，进一步提高活性炭的吸附能力。

此外，活性炭表面也可能存在一些带电官能团，如胺基、酸基等，可以通过静电作用吸附带相反电荷的离子。

4. 多孔结构：活性炭的多孔结构能够提供大量的吸附位点，从而增加吸附物质的吸附容量。

活性炭的多孔结构包括微孔、介孔和宏孔，各具有不同的孔径和孔容。

这些孔隙可以通过物质的分子大小和形状选择性地吸附物质，实现对不同分子的分离与去除。

5. 表面电荷：活性炭表面通常带有一定的表面电荷，主要来自于活性炭表面官能团的负电荷或正电荷。

这些表面电荷可以影响吸附物质的吸附行为。

当活性炭表面带有正电荷时，可以吸附带有负电荷的离子物质；当表面带有负电荷时，可以吸附带有正电荷的离子物质。

综上所述，活性炭的吸附性能主要取决于其超孔隙结构、非极性特性、表面化学性质、多孔结构和表面电荷等因素。

这些特性使得活性炭具有广泛的应用领域，包括水处理、空气净化、废气治理、食品加工和药物制备等。

活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍活性炭是一种具有高度孔隙结构的吸附材料，在工业和生活中被广泛应用于水处理、空气净化、废气治理以及食品和药品加工等领域。

其优异的吸附性能使其成为有效去除有机物污染物的选择。

本文将探讨活性炭的吸附性能以及其在有机物吸附方面的应用。

一、活性炭的吸附性能1. 孔隙结构活性炭具有丰富的微孔、介孔和大孔结构，提供了较大的比表面积和孔容，因此具备良好的吸附能力。

微孔通常具有直径小于2纳米的孔隙，能吸附小分子有机物，而介孔和大孔可吸附大分子有机物。

2. 表面化学性质活性炭表面通常富含官能团，如羟基、醚基和酰基等，这些官能团对有机物的吸附起到重要作用。

例如，氨基活性炭对含有酸性基团的有机物具有很好的吸附能力。

3. pH值影响pH值对活性炭的吸附性能有一定影响。

在酸性条件下，活性炭的表面通常带有正电荷，对带有负电荷的有机物具有较好的吸附性能。

而在碱性条件下，活性炭的表面带有负电荷，对带有正电荷的有机物较为吸附。

二、活性炭对有机物的吸附应用活性炭广泛用于水处理领域，尤其是饮用水净化和废水处理。

活性炭能有效吸附有机物、重金属离子和微生物等水污染物，提高水质。

通过调整活性炭的孔径和表面官能团，可实现对特定有机物的选择性吸附，达到加工要求。

2. 空气净化活性炭在空气净化中用于去除有害气体、异味和有机污染物。

例如，在室内装修过程中产生的甲醛和苯等挥发性有机物可被活性炭吸附，达到持久净化的效果。

活性炭过滤器也常用于车内空气净化，有效吸附尾气中的有机污染物。

3. 食品和药品加工活性炭在食品和药品加工过程中，用于去除色素、有害气体和异味等有机物。

例如，在酿酒过程中，活性炭可吸附蛋白质和色素，提高酒类的质量。

在药品制造中，活性炭可用于去除杂质、有毒物质和残留溶剂。

三、活性炭的应用前景活性炭作为一种环保、高效的吸附材料，具有广阔的应用前景。

随着环境污染和水资源短缺的问题日益突出，活性炭在水处理、空气净化和废气治理领域的需求将持续增长。

活性炭的作用
活性炭是一种具有高度多孔结构的碳材料，其表面积非常大。

由于其特殊的物化特性，活性炭被广泛应用于吸附和分离等领域。

1. 去除异味和污染物：活性炭能够有效去除空气中的异味和各种污染物，如有害气体、甲醛、苯、二氧化硫等。

这是因为活性炭的多孔结构提供了大量的吸附表面，能够将这些有害物质吸附在其表面上，从而净化空气。

2. 净化水质：活性炭也广泛用于水处理领域。

通过吸附作用，活性炭能够去除水中的有机物、氯、重金属离子等有害物质，改善水质。

活性炭还可以去除水中的异味和色素，使水变得更加清澈和可饮用。

3. 医疗用途：活性炭在医疗领域也有一定的应用。

它可以作为解毒剂使用，用于吸附和去除机体内的毒素和有害物质。

此外，活性炭还可以用于治疗某些消化系统疾病，如腹泻和胃痛等。

4. 工业应用：活性炭在工业生产中也起到重要作用。

它可以用于提纯气体、吸附有机物、分离混合物等。

活性炭还可以用于废气处理和废水处理过程中，减少有害物质的排放。

5. 食品加工：活性炭在食品加工中常用于脱色和去除异味。

它可以吸附食品中的色素和异味物质，使食品更加美观和可口。

总之，活性炭在空气净化、水处理、医疗、工业和食品加工等
领域发挥着重要的作用，能够提高环境质量，改善生活条件，并保护人类健康。

活性炭的结构
活性炭是一种具有多种功能的有机材料，它已经成功地应用于四大领域，包括环境工程、冶金、有机分子工程和医药。

活性炭的特点是具有庞大的内部结构，平均孔径大小在1纳米到50纳米之间，活性炭的表面积较高，可以吸附毒素、有毒有机物和重金属离子等。

活性炭的结构分为微观结构和表面结构。

微观结构是指活性炭的晶体结构，也叫做内部结构，由无数的碳元素组成，由于活性炭的不同成分，形成不同的相貌。

活性炭的结构可以分为柱状、层状、大池型、蜂窝状、钻石状、平面状和细小状等结构。

柱状结构的孔径比较大，能够更好地吸附毒素;大池状结构的孔径比较小，可以更好地吸附重金属离子;层状和细小状结构的孔径较小，可以更好地吸附有毒有机物。

表面结构是指活性炭的表面特征，由于活性炭的表面有着较大的表面积，更多的催化位点和吸附位，可以有助于催化反应和吸附毒素，减少液体、气体中的污染物，扩大系统的性能。

活性炭的结构的特点在于活性炭的孔隙度非常高，即内部表面积极高，可以有效吸附毒素、有机物和重金属离子等，可以大大提高系统的性能。

活性炭的结构是一种复杂而又有趣的结构，从柱状结构到层状结构到蜂窝状结构，每一种结构都有其特殊的应用领域。

活性炭的应用越来越广泛，活性炭的结构就是其功能的基础，如果研究和利
用活性炭的结构，可以有效地提高应用效果，为环境和社会带来巨大的利益。

活性炭知识一、简介活性炭是一种多孔的含碳性物质，包含有发达的孔隙结构，是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。

它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。

广泛应用于水处理、气体的分离精制、冰箱的除臭、金属的提取、军事防护和环境保护等各个领域。

二、活性碳的物理、化学性质1、物理特性：活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。

其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。

-2、活性炭化学性质稳定，能耐酸、碱，耐高温高压，因此适应性很广。

三、活性炭的吸附原理吸附原理是在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内。

四、活性碳的制备1、制备原料：活性炭可由许多种含炭物质制成，几乎所有含碳材料都可用来制备活性炭，这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。

其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。

很适用于气体活化法的原料是木炭、坚果壳炭、褐煤或泥炭制得的焦炭。

2、制备方法：活性炭的制造基本上分为炭化和活化两过程：第一过程，炭化，将原料加热，在170至600℃的温度下干燥，并使原有的有机物大约80％炭化。

第二过程是使炭化物活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。

在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当温度（800至1000℃），除去其中所有可分解的物质，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附能力。

活性炭具有疏松多孔的结构，它的外表面和内表面均有很强的吸附作用。

但是使用一段时间后，活性炭的毛细孔会被各种污物填满，处于饱和状态而失去净化能力。

失效的活性炭，经过酸洗、碱洗及水洗，能除去毛细孔中绝大多数不溶性的无机盐、油污等杂质，从而得以复活。

工具与材料烧杯，玻璃棒，铁板，酒精灯，石棉网，铁架台，铁圈，量筒，滴管。

净水器中的失效活性炭，10％盐酸溶液，10％氢氧化钠溶液，蒸馏水，75％酒精，“甲土立定”试剂。

活动过程一、酸洗1．将失效的活性炭从净水器中取出，放入烧杯中，并注入10％盐酸溶液，使溶液浸没活性炭。

2．把烧杯放在铁架台的石棉网上，用酒精灯加热溶液至沸，同时用玻璃棒搅拌，使活性炭毛细孔中的绝大多数不溶性无机盐及其他杂质溶解在酸中。

二、碱洗1．把经过酸洗的活性炭从烧杯中取出，用清水冲洗片刻后，重新放入烧杯中，注入10％氢氧化钠溶液，使碱液浸没活性炭。

2．用酒精灯加热溶液至沸，并用玻璃棒搅拌，除去活性炭毛细孔中的油污等物质。

三、烘干从烧杯中取出经过碱洗的活性炭，用水冲洗后放在太阳下晒干，或放在一块铁板上，用酒精灯将其烘干。

经以上处理的活性炭基本恢复了吸附能力。

四、检验1．将“甲土立定”试剂溶解在10％盐酸溶液中，配成体积分数为0.1％的“甲土立定”溶液。

2．取活性炭已失效的净水器中流出的50mL水于一烧杯中，滴加2滴“甲土立定”溶液，观察现象。

发现烧杯中的液体显黄色。

3．将经过本实验处理的活性炭装入净水器中，同样取净水器中流出的50mL 水，重复上述操作，观察现象。

发现烧杯中的液体近于无色。

上述现象说明，自来水中的氯已基本被除去，活性炭恢复了吸附能力。

说明与延伸1．经酸洗和碱洗的活性炭即可恢复活性，如进一步用75％酒精洗涤，则活性炭的净化效果将更佳。

2．本实验是将净水器中的活性炭复活了，其他失效活性炭基本上都可用此方法恢复活性。

3．酸洗或碱洗后的溶液去掉沉淀物，再添加少量浓盐酸或氢氧化钠晶体，还可继续使用。

活性炭維基百科，自由的百科全書（重定向自活性碳）活性炭是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳。

活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。

活性炭在結構上由於微晶碳是不規則排列，在交叉連接之間有細孔，在活化時會產生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。

活性炭的孔隙半徑大小可分為：▪大孔：半徑> 20 000nm▪過渡孔：半徑150 ～20 000nm▪微孔：半徑< 150nm活性炭的成品有粉末炭、造粒炭與破碎炭。

目錄[隱藏]1 歷史2 種類o 2.1 按原料來源分o 2.2 按製造方法分o 2.3 按外觀形狀分3 活化方法4 用途5 參見6 外部連結[編輯]歷史在20世紀初活性炭作為專利被發明之前，歷史上有文獻記載與許多提法的更多的是關於木炭應用的歷史。

公元前3750年，已知最早使用木炭的是埃及人和蘇美爾人。

公元前1550年，古埃及有木炭作為醫用的記載。

希臘醫生希波克拉底（公元前460-359）和普林尼用木炭治療羊癲瘋和炭疽。

公元前450年的腓尼基商船，飲用水被儲存在燒焦的木製桶里，是歷史上一直到18世紀海上飲用水的儲存方法。

同一時期，印度教宗教文件中還提到利用沙子和木炭過濾和淨化飲用水。

157年，克勞迪烏斯醫療論文中提到了蔬菜和動物來源製備的木碳，用於治療多種疾病。

中國明代李時珍（公元1518-1593年）所編著的本草綱目中提及木炭用於治療疾病。

1773年，舍勒通過大量實驗發現木炭的吸附能力並且可以吸附各種氣體。

1777年，報導了木炭熱效應與吸附氣體的能力，導致後來的「冷凝吸附理論」的提出。

1785年，舍勒研究了木炭吸附氣體，其吸附能力從蒸氣到一系列的有機化學物質以及各種水溶液中使用木炭脫色，特別是生產酒石酸的商業應用。

這似乎是第一次系統地考慮到在液相上木炭的吸附。

在這個時候，製糖行業一直在尋找一種有效的糖漿脫色的方法。

但是，木材木炭在這個時候並沒有特別有效的發揮這一作用，大概是因為孔隙度開發的程度尚未達到糖漿脫色所用木炭的程度的要求。

活性炭的结构
活性炭是表面结构非常复杂的超细粒子，由有机或无机材料制成。

它由碳原子构成，具有大量孔隙，表面粗糙，具有极高的表面活性，具有吸附、分离污染物的能力，大大增加了其处理污染物的效率。

活性炭通常由碳原料（例如木炭、煤炭、腐殖酸钠、膨润土、石灰石等）化学处理，形成碳化物，称为炭。

它由一种特殊的有机物结构组成，由质子、中子和质子相连接的碳原子组成空间网络。

活性炭的自由基、羰基等特殊键有许多，并且具有自视的大量的微小孔，其平均孔径为0.4~4nm，活性炭的孔隙度可以达到50%~90%。

活性炭的孔结构分为多种，其中，主要有大孔、中孔、小孔三种结构。

大孔的比表面积较高，适合吸附大分子有机物，同时有良好的水解效率。

大孔的活性炭同样具有良好的弹性及机械强度；中孔被认为是一种混合孔，具有大和小孔性质，对中等大小的有机物具有较高的吸附效率，适宜作为去除水溶有机物和污染物的有效剂；小孔有较高的孔率，吸附本质是一种侯性物种，具有大分子有机物的强吸附能力，可以用来去除水体中的有机污染物或重金属离子。

此外，还可以在活性炭的表面添加特定官能团，从而改变活性炭的物理和化学性质，提高其吸附性能。

活性炭的比表面积也有不同的孔结构，它的比表面积主要取决于其碳框架的结构、原料的水热处理程序、烧结参数、催化剂添加量等。

在销售品中，活性炭通常分为三种，即高表面积、中等表面积和低表面积。

其中，高表面积的比表面积由1000~1500m2/g，在医药及其他应用领域中被广泛使用。

低表面积的活性炭比表面积通常低于1000m2/g，主要应用在水处理、空气净化等领域。

活性炭知识介绍一些活性炭分子晶体结构知识许多需求或者学些活性炭的人都知道活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。

可是对它的晶体结构不甚了解。

也很难更深一步了解到，毕竟都不是专业的研究者，这方面的研究数据和知识又很少能查到。

活性炭的强吸附力跟活性炭的晶体结构有决定性关系。

活性炭微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔，孔半径小于20［埃］，过渡孔（半径20～1000）、大孔（半径1000～），其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则外形似一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多也体枳及高表面积的特点，使它具有很大的内表面，比表面积为500～1700米2／克。

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活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无碱脱臭（精制脱硫醇）、乙烯脱盐水（精制填料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。

活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。

一、活性炭的用途1、空气净化2、污水处理场排气吸附3、饮料水处理4、电厂水预处理5、废水回收前处理6、生物法污水处理7、有毒废水处理8、石化无碱脱硫醇9、溶剂回收10、化工催化剂载体11、滤毒罐12、黄金提取13、化工品储存排气净化14、制糖、酒类、味精医、食品精制、脱色15、乙烯脱盐水填料16、汽车尾气净化17、PTA氧化装置净化气体18、印刷油墨的除杂活性碳主要用途﹕1.用于液相吸附类活性碳?自来水，工业用水，电镀废水，纯净水，饮料，食品，医用水净化及电子超纯水制备。

活性炭活性炭又称活性炭黑。

是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。

活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。

活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。

主要用途脱色和过滤，使带色液体脱色。

吸收各种气体与蒸气。

色谱分析用。

测甲醇、锡和硅的还原剂。

粒状物可用作催化剂的载体。

种类划分由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同，活性炭的种类很多，到目前为止尚无精确的统计材料，大约有上千个品种。

按原料来源分1. 木质活性炭2. 兽骨、血炭3. 矿物质原料活性炭4. 其它原料的活性炭5. 再生活性炭按制造方法分1. 化学法活性炭（化学炭）2. 物理法活性炭3. 化学–物理法或物理–化学法活性炭按外观形状分1. 粉状活性炭2. 颗粒活性炭3. 不定型颗料活性炭4. 圆柱形活性炭5. 球形活性炭6. 其它形状的活性炭按孔径分大孔半径>20 000nm过渡孔半径150 ～20 000nm微孔半径< 150nm 活性炭的表面积主要是由微孔提供的，材质分类椰壳活性炭果壳活性炭木质活性炭木质柱状活性炭煤质颗粒活性炭煤质蜂窝活性炭稻壳活性炭椰壳活性炭采用椰子壳为原料精制而成，外形为不定形颗粒，具有机械强度高，孔隙结构发达，比表面积大，吸附速度快，吸附容量高，易于再生，经久耐用等特点。

主要用于食品、饮料、酒类、空气净化活性炭和高纯饮用水的除臭、去除水中重金属、除氯及液体脱色。

并可广泛用于化学工业的溶剂回收和气体分离等。

果壳活性炭果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料，经炭化、活化、精制加工而成。

具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙节构发达、吸附性能强等特点。

并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以及有机溶剂的回收等。

适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业，对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。