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活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，將有機(jī)原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過(guò)程稱(chēng)為炭化），然后與氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，產(chǎn)生孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu) （此過(guò)程稱(chēng)為活化）。由于活化的過(guò)程是一個(gè)觀過(guò)程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕 ，所以造成了活性炭表面具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙。活性炭表面的孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，活性炭的一切應(yīng)用，幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。

活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱(chēng)。 
通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無(wú)定形炭。由固態(tài)碳質(zhì)物（如煤、木料、硬果殼、果核、樹(shù)脂等）在隔絕空氣條件下經(jīng)600～900℃高溫炭化，然后在400～900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進(jìn)行氧化活化后獲得。

 



（1）磷酸活化法
磷酸法制備活性炭的過(guò)程中，磷酸與木質(zhì)纖維原料的作用機(jī)理可分為以下幾個(gè)方面：潤(rùn)脹作用、加速活化作用、脫水作用、氧化作用和芳香縮合作用。 [2] 
磷酸活化法的基本工藝包括木屑篩選、干燥、磷酸溶液配制、混合(或浸漬) 、炭化、活化、回收、漂洗（包括酸處理和水洗）、離心脫水、干燥與磨粉等工序，如生產(chǎn)顆粒活性炭還需增加捏合工藝。另外，附設(shè)專(zhuān)門(mén)的廢氣凈化系統(tǒng)，回收煙氣中的磷酸和炭粉，減少對(duì)環(huán)境的污染。磷酸活化法的生產(chǎn)工藝中，要注意在炭化段控制度，讓磷酸充分滲透入木屑，再與活化段協(xié)同控制，可以明顯提高活性炭吸附能力，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)適當(dāng)降低活化溫度對(duì)降低產(chǎn)品灰分有利。炭活化尾氣采用多段液相回收可以增加磷酸和細(xì)炭粉的回收，采用高壓靜電方式也有利于尾氣中焦油的去除。




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活性炭中的孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上，在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右，是不能進(jìn)入孔的較大分子的吸附位，在較高的相對(duì)壓力下產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚。大孔比表面積一般不超過(guò)0.5m2/g，僅僅是吸附質(zhì)分子到達(dá)孔和中孔的通道，對(duì)吸附過(guò)程影響不大。 

表面化學(xué)性質(zhì)

活性炭?jī)?nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)，活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。活性炭吸附性能不僅取決于活性炭的物理（孔隙）結(jié)構(gòu)，而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過(guò)程中，炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對(duì)電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵，這些表面基團(tuán)的存在毫無(wú)疑問(wèn)地影響到活性炭的吸附性能。




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