活性炭的相关指标

在为特定应用选择活性炭时，应考虑多种特性:

活性水平

活性水平通常用单位重量的总表面积来表示，通常用平方米/克来表示。总的暴露面积一般在600-1200平方米/克。

为了在吸附中有用，表面面积必须存在于足够大的开口以容纳吸附质分子。活性水平是测量的，当考虑到下面部分描述的附加特征时，它是最有意义的。

孔隙结构

虽然进入碳结构的开口可能有各种形状，“孔隙”一词，意味着一个圆柱形的开口。孔隙结构曲线描述了这些孔隙壁之间的微小距离，通常表示为各种“直径”的孔隙所代表的总表面积或总孔隙体积的函数。活性炭内部的孔隙不可能具有精确的平均形状，但总的来说，颗粒状的活性炭通常会表现得好像它的所有表面积都在这种形状的孔隙中。

最小直径的孔隙构成微孔结构，是吸附能最高的部位。微孔隙有助于吸附低分子量、低沸点的有机蒸气，并将水中的微量有机物去除到不可检测的水平。较大的孔洞构成了大孔隙，这有助于吸附非常大的分子和分子聚集体，例如原糖溶液中的“色体”。大孔结构的另一个重要功能是协助流体扩散到碳颗粒内部的吸附位点。

综上，孔隙结构。(1)能有效吸附高挥发性溶剂，控制某些类型的气味，去除水中的痕量有机物; 后者具有边际扩散特性。(2)对各种大小的分子提供了良好的选择性平衡，能够将蒸气和液体污染降低到超低水平，并具有良好的扩散特性。(3)将允许良好的扩散，并可以容纳非常大的分子尺寸，但很少有微孔结构，对大多数有机物有非常差的保持性。

原材料

颗粒活性炭可以由各种碳质原料生产，每一种原料都将赋予成品典型的品质。商业品级通常由椰子和其他坚果壳、烟煤和褐煤、石油焦、锯末、树皮和其他木制品制成。一般来说，果壳和石油焦会产生非常坚硬的碳，其孔隙结构具有以上(1)的特征，相对坚硬的碳具有(2)型结构，而缺乏抗压和耐磨性的碳具有(3)型结构。应该强调的是，特定的生产技术可能会产生与给定原料标准不同的碳。

表观密度

大多数活性炭的固体或骨架密度在2.0-2.1 g/ml之间。然而，这将描述一种基本上没有表面积和吸附能力的材料。

由于颗粒活性炭用于固定体积的吸附剂中，表观密度值可以用来计算体积活度，这有助于确定替代碳负荷的吸附剂的工作能力。

由于标准活性测试是用烘箱干碳进行的，同样，由于活性水平极低而导致的高密度，或由于再活化而产生的灰或非活性炭残渣，或任何非碳掺假，通常都不会有益于使用寿命或吸附剂产生高净化液体的能力。

颗粒大小

由于去除杂质需要吸附质扩散到颗粒内部结构，吸附速率将随着颗粒尺寸的减小而增加。当流体流过吸附剂时，增加的吸附速率将需要更少的吸附剂床深度和吸附质被去除区域的接触时间。这种功能吸附区称为吸附波阵面或~转移区。然而，对于任何给定的流体，颗粒尺寸的减小都会增加流动阻力或压降。在实践中，选择粒度是为了在快速吸附和有效去除的竞争优势与增加流动阻力和随之而来的更高泵送成本之间取得合理的平衡。

硬度

所有颗粒活性炭的硬度和耐磨性一般都是有益的，尽管它们的操作用途可能有很大的差异。在常见的吸附器设计和操作范围内，所有商业颗粒活性炭可以承受其自身的重量和流体流动引起的压力效应。因此，在颗粒活性炭只使用一次或很少使用的系统中，硬度特性可能很少或根本不重要。相反，如果碳需要频繁地进行再生处理，在适当的再生过程中受到热冲击，或者必须抵抗过度的振动，那么硬度就变得相当重要。例如，在使用热再活化的系统中处理软碳的细粉(灰尘)可能会使再活化炉本身的损失增加一倍或三倍。在使用蒸汽循环再生的溶剂回收系统中，容易断裂的碳经常会提高压力降，以至于需要重新筛选、补充或更换吸附剂。

在评价硬度值时，应记住颗粒活性炭硬度测试与用于塑料、金属或矿物的硬度等级没有关系。硬度为98的碳比硬度为80的碳要高得多，但硬度更高的材料，如金刚石、钢和铜，尽管它们的实际硬度不同，但根据颗粒活性炭硬度测试，它们都将报告为100。

灰分

如果部分炭为原料，灰分一般在2- 20%重量不等的商用颗粒活性炭。总灰分的一部分可能是水溶性的，通常更多的是酸溶性的，而其余部分在碳的骨骼结构深处是不溶性的。来自木头和果壳碳的灰烬往往富含碱性金属，而来自煤炭的灰烬主要是铝、硅和铁的氧化物。在有限的情况下，痕量的可溶或活性灰是有害的，可使用用水或酸预洗的颗粒活性炭，或基于某些原材料的等级可以将总灰分或特定灰分成分降至最低。

天然灰通常不会对吸附过程有害，标准活性测试报告包括灰重量在内的颗粒活性炭效率。然而，在某些再生颗粒活性炭中，以前使用的残留物可能会堵塞部分或全部的微孔结构，而微孔结构对于将有机物去除到超低水平至关重要。类似地，如果灰是由于之前的浸渍用于其他用途，或由于任何其他掺假，碳性能可能会严重受损。

pH值

活性炭的水提取物用于报告ph。未经处理的煤基碳通常接近中性，而果壳碳和木材碳更碱性。大多数未经处理的GACs在pH值6-10之间变化，但添加酸或碱可能进一步扩大这一范围。

在净化水和水溶液中，颗粒活性炭的pH值应与溶液的首选pH值进行对比。大多数有机物在pH值为5-7的微酸性溶液中吸附效果最好。然而，GAC的初始pH值不会影响处理后溶液的pH值很长时间(尽管吸附物被去除可能会改变溶液的pH值)。