Активированный уголь образуется из углерода в качестве основного компонента. После активации активированный уголь имеет случайную или аморфную структуру, состоящую из графитоподобных микрокристаллов и углеводородов. Структура может иметь следующие характеристики.
Пористая структура:
Активированный уголь состоит из сложной сети пор, различающихся по размеру, форме и распределению. Пористая структура обеспечивает большую площадь поверхности, от 500 до 1500 м2 /г и более, в зависимости от процесса активации и используемого сырья. Такая большая площадь поверхности необходима для адсорбции загрязняющих веществ.
Распределение пор по размерам
Поры в активированном угле можно разделить на три категории в зависимости от их размера.
- Микропоры: поры диаметром менее 2 нм. Микропоры вносят значительный вклад в общую площадь поверхности и отвечают за адсорбцию мелких молекул. Активированный уголь из кокосовой скорлупы имеет хорошо развитые микропоры.
- Мезопоры: Поры диаметром от 2 нм до 50 нм. Мезопоры способствуют переносу адсорбатов в микропоры и из них и позволяют адсорбировать более крупные молекулы. Активированный уголь из угля имеет хорошо развитые мезопоры и микропоры.
- Макропоры: Поры с диаметром более 50 нм. Макропоры служат основным путем для диффузии макромолекул и облегчают проникновение адсорбатов во внутреннюю структуру пор. Древесный активированный уголь преимущественно макропористый.
Углеродная решетка
Атомы углерода в активированном угле расположены в решетчатой структуре, состоящей в основном из гексагональных колец, подобно графиту. Однако решетка углерода в активированном угле не так хорошо упорядочена, как в графите, и имеет множество дефектов, таких как вакансии, дислокации и аморфные участки углерода. Эти структурные дефекты обеспечивают дополнительные места для адсорбции и способствуют повышению общей адсорбционной способности материала.
Химия поверхности
Поверхность активированного угля может содержать различные функциональные группы, такие как гидроксильные, карбонильные и карбоксильные группы, которые возникают в результате процессов активации или присутствия остаточных органических или неорганических материалов. Эти функциональные группы могут взаимодействовать с адсорбатом через различные механизмы, такие как водородная связь, ионный обмен и комплексообразование, повышая адсорбционную способность активированного угля.
Структурные характеристики активированного угля делают его высокоэффективным адсорбентом для широкого спектра загрязняющих веществ и применений. Мы можем подобрать подходящий активированный уголь для конкретного применения.