活性炭的特性

活性炭由碳微晶组成，碳微晶由碳原子连成的六元环组成，这种结构与石墨十分相似。独立的碳微晶之间的空间即为孔。活性炭的微孔对吸附起主要作用，微孔是以平行的晶体平面之间的二维空间形式存在的，孔径范围在3～35Å（1Å=10^-10m）。碳微晶的直径大约是碳环宽度的9倍。碳微晶平面末端的官能团将碳微晶相互连接。吸附作用主要发生在碳微晶平面表层及平面边缘的官能团。对应的，发生在碳微晶平面表层的吸附作用主要是范德华力的作用，发生在碳微晶平面边缘的吸附作用主要是化学键作用。

活性炭表面通常含有多种含氧基团。这些含氧基团一部分来源于原材料；另一部分来源于活化过程中对氧气的化学吸附作用。活性炭表面的氧化物主要以强羧基、弱羧基、苯酚基和羰基四种形式存在。同时还有一些碱性基团，如环醚等。活性炭表面官能团的种类随热处理温度变化，温度高时酸性基团减少，碱性基团增加。这些含氧基团增加了活性炭的亲水性。在真空或惰性环境下对活性炭进行热处理，可以去除这些表面含氧基团。

表面官能团对各种有机分子的吸收起到至关重要的作用。例如，炭表面的羰基可通过电子受体络合机理与水中的芳香族化合物结合。羰基作为电子供体，水中的芳香环则作为电子受体。同样的，炭表面官能团、碳微晶平面碳环也可以通过氢键与酚羟基络合。活性炭可能含有大量的矿物质，主要是钙盐、硫酸盐和磷酸盐。这些盐类以及酸性、碱性的表面官能团是影响活性炭表面性质的重要因素。

活性炭中还含有一些灰分，根据原料的不同灰分含量在1％～2％之间。灰分的主要成分有硅、氧化铝、氧化铁和碱土金属。活性炭中的灰分增强了活性炭的亲水性。这有利于粉末活性炭水处理过程，活性炭灰分含量较高时PAC不易黏附在反应器壁上。