活性炭
[CAS 64365-11-3]

基本信息

• 产品分类: 催化剂及助剂 >> 分子筛
• 产品名称: 活性炭
• 英文名: Activated carbon
• 别名: Activated charcoal
• 分子式: C
• 分子量: 12.01
• CAS 登录号: 64365-11-3
• EC 号码: 264-846-4
• 分子行输入简码SMILES: [C]

安全数据

• 危险品标志: GHS02 警告
• 危害标签: H252
• 防护标签: P235-P280-P407-P410-P413-P420

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
自热物质或混合物	Self-heat.	2	H252

chemBlink 化学品故事

活性炭并不能用一个唯一的分子结构来定义。它是一类通过炭化和活化形成巨大内部表面积的多孔碳材料。对于 CAS 64365-11-3，这一点尤其重要：如果画出一个“活性炭分子结构式”，反而会造成误导。更准确的理解是，活性炭是一套经过工程化的孔道和表面官能团体系。

木炭用于净化已有很长历史，而现代活性炭的发展关键在于人们学会了有目的地创造和控制孔隙。木材、椰壳、煤或其他富碳原料先经热处理形成炭，再利用水蒸气、二氧化碳或化学活化剂选择性移除部分碳，逐步打开微孔、中孔和更大的传输孔。真正巨大的比表面积大多隐藏在只有纳米尺度宽度的孔道内部。

吸附之所以发生，是因为进入孔道的分子可以通过色散力、疏水作用、静电作用以及特定表面化学在内壁上获得稳定。微孔提供巨大的面积和较强吸附势，较大的孔则帮助分子从外部运输到内部；表面的含氧官能团还会改变酸碱性、极性和对离子的亲和力。因此，只看一个“比表面积”数值并不能预测所有用途，孔径分布和表面化学必须与目标污染物相匹配。

这也解释了为什么活性炭会同时出现在饮用水处理、空气净化、溶剂回收、食品脱色、防毒面具、黄金提取以及某些中毒的急救处理中。所有这些用途都基于同一个大原则：把流体中的目标分子富集到固体表面；但不同应用所需要的活性炭可能完全不同。气相吸附用颗粒炭、饮用水粉末炭和医疗用活性炭，不能因为都是黑色碳粉就互相替代。

再生是活性炭故事中另一个重要部分。吸附容量终究有限，因此工业颗粒活性炭常在使用后进行热再活化，而不是一次性废弃。在受控条件下加热可以脱除或破坏已吸附有机物并重新开放孔道，不过每次处理都会损失部分碳，也可能逐渐改变孔结构。因此，活性炭不仅是吸附材料，也可以成为循环使用体系的一部分。再生是否真正合适，还取决于污染物种类、活性炭形态、运输与能耗以及最终纯度要求。

活性炭最值得记住的地方，是它把“空”变成了功能。真正有价值的不只是剩下的碳骨架，而是活化过程中在其中创造出的巨大空隙网络。制造者通过有控制地移除碳原子，反而创造了能够捕获其他分子的表面。这是材料科学中很有代表性的观念：有时，固体最重要的部分正是被精心设计出来的内部空洞。

参考文献：

1. Blaker C et al. ChemBioEng Reviews. 2019;6:119-138. DOI: 10.1002/cben.201900008.

2. Marsh H, Rodriguez-Reinoso F. Activated Carbon. Elsevier, 2006.

3. Recent reviews of activated carbon in water and emerging-pollutant remediation.

4. USP and toxicological literature for medicinal activated charcoal.

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