活性炭是一族吸附物的总称。用于生产活性炭的原料有果壳、果核、木材、煤炭等天然材料、一些生产下脚料和人工合成材料等。世界各国生产的活性炭品种多达数千种，其中许多品种为专用炭，也有不少是用于脱色、脱臭和脱除有害组分的制药、制糖、味精、冶金、化工和环保等用炭。用于从氰化浸出矿浆中吸附回收金、银的专用炭起步较晚，现今的最佳品种是椰壳炭，但各国也有几十个牌号。其次是杏核、橄榄核、桃核等果核炭以及多种人工合成炭。
活性炭没有确定的结构式或化学组成，不同产品通常只能由它们的吸附特性来区分。根据X射线衍射研究证实，活性炭的典型结构与石墨的典型结构近似。图1是石墨和活性炭的典型结构示意。从图中看出，石墨是由联结成六角形的炭原子层组成，各层之间由范德华力（Van der Waals force）维系在约0.335nm的距离，任何一个平面上的炭原子都处在下面一层六角形中部的上方。而活性炭则不像石墨那样有规则排列，它的六角形炭环许多已经断裂，其总体结构较紊乱。活性炭虽也由与石墨相似的微小炭晶片组成，但它的晶片只有几个炭原子厚，并由一些炭分子构成许多开口孔穴的壁。这些开口孔穴直径约在0.8～200nm之间，它使活性炭呈多孔结构，而具有很大的比表面积（600～1500m2∕g）。不同活性炭的开口孔穴直径和比表面积大小，是采用不同原料、应用不同的炭化和活化条件制造而成的。
图l 石墨（a）和活性炭（b）的典型结构示意图
用于从氰化矿浆中吸附金的活性炭是采用高温热活化方法制得的，即将椰壳或果核等在500～600℃的惰性气体中进行脱水和炭化，再于800～1100℃的水蒸气、二氧化碳、空气或它们的任意混合气体中进行活化，而使它的微晶组织占优势。经这样制造的典型椰壳炭，孔径在1.0nm左右的孔穴，约占孔穴总体积的90%（图2）。由于现今各国生产的椰壳炭有几十个牌号，能用于从炭浆法中提金的椰壳炭（其它品种炭可参照）其物理性质和化学吸附特征列于下表。
图2 典型活性炭的孔穴大小分布率
A－椰壳炭粒；B－煤质炭粒
表 典型提金椰壳活性炭的物理、化学特性
分类 | 技术特性 | 数值 |
物理性质 | 颗粒密度（汞置换法测定）∕g·mL－1 | 0.8～0.85 |
堆密度∕g·m－1 | 0.48～0.54 | |
孔穴大小∕nm | 1.0～2.0 | |
孔穴体积∕mL·g－1 | 0.7～0.8 | |
球盘硬度（ASTM，即美国试验材料标准）∕% | 97～99 | |
粒度①∕mm（H） | 1.16～2.36 （14～8） | |
灰分∕% | 2～4 | |
水分∕% | 1～4 | |
化学吸附特性 | 比表面条（N2，BET，即布伦纳－埃米特－特勒氮测定法） ∕m2·g－1 | 1050～1200 |
碘值∕mg·g－1 | 1000～1150 | |
四氯化碳值∕% | 60～70 | |
苯值∕% | 36～40 |
①鉴于细粒炭吸附效率高，随着磨矿细度的提高和筛分技术的改进，现今用炭多为－8～＋20目（－2.36～＋0.83mm）。
活性炭的元素组成虽以炭为主，但也含有少量氢和氧。它们中常有一部分与活性炭表面结合以官能团的形式存在。现已查明，活性炭中常见的官能团有羧基、酚羟基和醌型羰基，也发现有普通型内酯、荧光素型内酯、羧酸酐和环状过氧化物等。它们位于活性炭层中环状网的破裂边缘上。这些表面氧化物对活性炭的化学吸附起着重要作用。由于炭的表面上同时有一定数量的羧基和酚基，因而活性炭既适于从馥性介质中、也适于从碱性介质中吸附物质。
在活性炭的诸多特性中，孔穴大小是一项重要指标。由于炭能吸附碘分子的孔穴直径最小为1.0nm，它与活性炭从氰化液中吸附金要求的孔穴直径相近，故碘值是衡量提金活性炭的一个重要指标。且提金炭必须具有小的孔穴血径、大的孔穴体积和很高的比表面积。此外，品质优良的提金炭必须具有良好的耐磨性，能在恶劣的操作环境中，多次和长时间经受剪切、压缩、碰撞等作用力而保持结构完整，和尽可能小的磨削损失。
QQ交流群
