在石墨晶體中,碳原子排列成層狀結(jié)構(gòu),在一個(gè)平面層片上碳原子排列成六角形,碳原子分布在各六角環(huán)的頂點(diǎn)上,彼此間的距離是0.43?。
活性炭的基本微晶結(jié)構(gòu)活性炭的結(jié)構(gòu)不像石墨那樣完全有規(guī)則排列。根據(jù)X射線(xiàn)的研究,賴(lài)?yán)岢鰞煞N活性炭結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
第一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型是由基本微晶構(gòu)成,它類(lèi)似于石墨的二向結(jié)構(gòu),例如它們是由六角形排列的碳原子的平行層片(或稱(chēng)片狀體)所組成。但是結(jié)構(gòu)和石墨有所不同,平行的層片對(duì)于它們共同的垂直軸并不是完全定向的,一層對(duì)另一層的角位移是紊亂的,各層片是不規(guī)則地互相重疊。比斯科和沃倫把這種排列稱(chēng)為亂層結(jié)構(gòu)(TurbostraticStructure),見(jiàn)下圖。
活性炭基本微晶的相對(duì)方向是完全紊亂的。在微晶結(jié)構(gòu)中,層片的間距為3.7?(通常炭黑大于3.4?),最常見(jiàn)微晶的大小是:高度為9~12?,寬度(截面如為圓形則為直徑)為20~23?。由此可見(jiàn),一個(gè)基本微晶約由3~4個(gè)平行的石墨層片所組成,它的直徑約為一個(gè)碳的六角體寬度的9倍。基本微晶的大小常由于活化(或炭化)溫度的升高而增大,見(jiàn)下圖?;钚蕴康幕疚⒕ЫY(jié)構(gòu)的相對(duì)方向是完全紊亂的,從X射線(xiàn)小角度來(lái)推斷,基本微晶之間的平均距離接近于25?。
第二種結(jié)構(gòu)類(lèi)型是由碳的六角體不規(guī)則的立體交叉聯(lián)結(jié)而構(gòu)成的空間格子,是由它們的石墨層片狀體的偏斜而引起的。這種結(jié)構(gòu)可能由于含有雜原子的存在導(dǎo)致性質(zhì)發(fā)生改變,如由于氧原子的存在而變?yōu)榉€(wěn)定,由含氧量較高的原料制得的活性炭就屬于這種情況。
活性炭的基本結(jié)構(gòu)隨原料、活化條件的不同而不同。在用重鉻酸鉀-磷酸對(duì)水蒸氣活化炭和氯化鋅法活化炭進(jìn)行濕式氧化分解時(shí),結(jié)果發(fā)現(xiàn)顆?;钚蕴拷?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的氧化分解,水蒸氣活化炭的分解率只有10%~15%,而氯化鋅法活化炭的分解率高達(dá)60%~70%。由此可以認(rèn)為,氧化鋅法活性炭的微晶是比較簡(jiǎn)單的鏈鎖結(jié)合,氧化液容易在活性炭?jī)?nèi)擴(kuò)散,故容易分解。而水蒸氣法活性炭的微晶相互交叉成鏈鎖結(jié)合,氧化液在活性炭?jī)?nèi)擴(kuò)散緩慢,故不容易被氧化分解。