活性炭是一种具有多种物理和化学性质的材料,其核心特性可归纳如下:
吸附性
活性炭的孔隙结构发达,比表面积大(每克可达1000-2000平方米),能吸附气体、液体中的有害物质,如有机物、色素、异味和毒素。物理吸附主要依赖孔隙结构,化学吸附则与表面官能团(如羰基、羧基等)相关。
催化性
表面含氧化合物(如羰基、羧基)或络合物,可催化多种化学反应,例如:
二氧化硫催化氧化为三氧化硫
氯气与一氧化碳反应生成光气
烯烃的加氢、脱氢等反应。载体型活性炭(如载钯盐)可增强催化活性。
物理性质
耐磨性 :结构稳定,适用于过滤和分离应用
耐热性、耐酸碱性 :可耐受高温、酸性和碱性环境,适合作为催化剂载体
多孔性 :孔径达微米级别,允许分子通过实现吸附功能
不燃性 :纯活性炭不可燃,但部分活化炭可能具有可燃性
灰分成分 :主要含碱金属盐类(如碳酸盐、磷酸盐),活化后残留
纯度与规格 :工业级活性炭纯度可达99%以上,颗粒大小、孔隙分布等可定制
经济性 :原料来源广泛(煤、木材、石油焦等),成本较低
环保 :空气净化(吸附甲醛、苯类等)、废水处理
工业 :化工原料精制(如氯气氧化)、石油加工
生活 :饮用水净化、食品包装除臭
吸附容量有限 :普通活性炭对大分子物质吸附能力较弱,需配合催化剂使用
二次污染风险 :未活化或老化活性炭可能吸附有害物质后释放污染
综上,活性炭凭借其独特的物理和化学性质,在环保、工业和生活领域具有广泛的应用价值。