1、性炭的物理結構

    活性炭的制造基本上包括兩個過程，首先是脫水和炭化，將原料加熱，在170℃和400℃-600℃的溫度下先后進行干燥并使原有的有機物80％左右炭化，然后將炭化物活化，這是利用活性劑，如水蒸氣等與炭反應來完成的，在吸熱反應中產生CO和H2組成的混合氣體，經燃燒加熱到適當溫度(800℃～1000℃)以燒除所有可分解物質，由此產生發達的微孔結構和巨大的比表面積，從而具有極強的吸附能力活性炭的孔隙按孔徑的大小可分為三類，大孔半徑為1000-100000埃，過渡孔半徑為20-1000埃，微孔半徑小于20埃，三種孔隙在吸附過程中有著各自不同的職能。大孔主要是提供擴散通道，使吸附質通過大孔擴散到過渡孔和小孔中去。這部分孔隙的表面積很小，只有0.5-2m2/g，占總表面積的比例不足1％，吸附作用甚微過渡孔的表面積占總表面積的5％左右，即使吸附質進入微孔區，也只有一部分被吸附當吸附質的分子直徑較大時，小孔無法起到吸附作用，活性炭對吸附質的吸附主要是靠過渡孔來完成的。因此，過渡孔的比例對活性炭的吸附性能起很大的決定作用。微孔可進一步分為一級微孔(半徑<0.8nm)和二級微孔(O.8nm～2nm)，形狀有瓶形、毛細管形、平板形等。微孔容積一般為O.15-0.90mL/g，表面積占總面積的95％以上，活性炭的吸附容量主要受小孔支配。

2、活性炭的表面特性

    活性炭的分子化學結構由基本微晶構成，在二維空間與石墨類似，由呈六角形的碳原子平行層片組成。在高溫活化時，由于燒卻等原因，形成晶格缺陷，出現晶格歪扭或不完整，邊角上的碳原子存在剩余價健或不成對電子，因而伎該點碳原子由于共價鍵的不飽和而有更大的反應趨勢。在碳質物料中，氫氧等雜質原子不可能被周圍碳原子的交換作用完全飽和，表現出較強的反應能力，并在炭的表面形成某些官能團，包括：羧基、內酯基、酸酐基、醇基、羥基、羰基、醌基、醚基。這些官能團使活性炭具有一定的化學吸著能力，并使活性炭表面可以進行鹵化、氫化、氧化等作用以及在許多反應中起催化作用。活性炭在活化時，由于溫度不同，形成的官能團也不同，在400℃左右的溫活化時，主要形成羧基、酸酐基、醇基、羥基等酸性官能團，隨著活化溫度的升高，酸性官能團越來越少，而羰基、醌基、醚基等堿性官能團逐漸增加。

    當活化溫度達到850℃時，羧基、羥基這兩種酸性官能團完全消失，而羰基等堿性官能團達到最大值。活化溫度超過850℃時，堿性官能團略有減少，酸性官能團略有增加。我國活性炭多在900℃左右的溫度下活化，所以活性炭表面含氧官能團主要是堿性官能團。這些官能團在水溶液中發生離解，使活性炭表面具有某些陽離子特性，極性增強，與水中酸性物質結合，形成活性炭物理化學吸著的又一特點。