「碳家族(Carbon family)」眾所週知根據碳-碳結構不同可分為石墨、鑽石、碳六十和奈米碳管等；這些碳才都具有特定且固定的結構，而不具特定結構的碳則泛稱為「無定形碳(Amorphous)」，活性碳就是一種無定形碳。活性碳是一種被廣泛應用的「孔洞材料(Porous materials)」（圖一）。孔洞材料的孔洞依孔徑(Pore size)分類：孔徑2nm以下稱「微孔(micropore)」，孔徑 2-50 nm 之間稱「中孔 (mesopore) 」，孔徑50 nm以上稱「大孔(macropore) 」。孔洞越多，材料的表面積越大。活性碳擁有非常多微孔，根據氮氣吸脫附實驗每克之活性碳測得之表面積遠大於 500 m2/g。活性碳除了微孔還有中孔和大孔，這些孔洞可以吸附較大的分子如碘分子和甲基藍。（圖二）最常見用來表示微孔洞吸附量數值是「碘分子數(Iodine number)」，即每克活性碳可從溶液中吸附的碘分子量；而中孔洞的吸附量則以「糖蜜數(Molasses number)」表示，為每克活性碳可從溶液中吸附的糖蜜量。活性碳即是因為擁有極大表面積可吸附分子或進行化學反應，故取名「活性」。
活性碳的孔洞系統是來自活性碳製作起始物本身的特性或在活化過程中燃燒而成，其原料來主要自於泥炭、木、褐煤與石油瀝青等。根據製造過程可區分為：
1. 物理法活性碳：
(1)碳化：含碳物質在無氧（通常在低反應性氣體如氬氣或氮氣）的環境進行高溫（600?900℃）裂解(pyrolysis)，得到的碳灰為活性碳。
(2)活化/氧化：含碳原料在高於250℃（通常為 600?1200 ℃）和含氧物質如二氧化碳、氧氣或水蒸氣下反應。
方法(1)(2)可單獨使用或合併使用。
2. 化學法活性碳：將含碳原料進行前處理，浸漬在某些化學藥品如酸、強鹼或鹽類（磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化鋅）後再碳化。經過前處理的原料可以在較低反應溫度（約在450?900℃）反應生成活性碳。台北縣立三民高級中學/國立台灣大學化學系提供
留言列表
