第一节元素组成

　　一. 工业分析

　　活性炭及其原料炭化物中所含有的挥发分的数量，煤质炭及焦炭类应该按照日本工业分析法JISM8812中所规定的方法测定。将试样放在铂金坩埚中，避免与空气接触，在900℃下加热7min ,求出加热减量对试样的质量百分率，并从该百分率中减去同时进行测定得到的水分值(干燥减量)以后，便得到试样的挥发分含量。灰分(强热残分)则按照活性炭试验方法JISK 1474进行测定。即将干燥过的试样放在瓷坩埚中，在温度调节至800~900℃的高温电炉中灰化，残留物质的质量百分率作为灰分。固定碳是以干燥试样作为100%,减去灰分与挥发分所得到的数值。

　　通常的活性炭由于是在900℃以上的温度下制成的，因而挥发分很少。另方面，原料炭化物的挥发分受炭化温度的影响很大。

　　灰分随炭化得率的降低而增加。灰分是选择活性炭原料方面的一个重要指标。原料中的无机成分在炭化过程中几乎不减少而残存在木炭中。当原料中的灰(即10倍),由于灰分几乎没有吸附能力，因此与灰分含量为零的场合相比较，单位重量活性炭的吸附能力就降低了10%左右。所以，要求原料中的灰分含量尽可能少。

　　二、元素分析活性炭的元素组成可以用通常的元素分析装置进行测定。大多数市售活性炭在元素组成方面，90%以上由碳组成，这就是活性炭为疏水性吸附剂的原因。氧元素的含量为百分之几，其一部分存在于灰分中，另一部分在碳的表面以羧基之类表面氧化物的形态存在。由于这部分氧的存在，使活性炭不像石墨那样完全是疏水性的物质，而略微有一些亲水性。若假定活性炭是完全疏水性物质，将活性炭粉末放到水中时，应浮在水面上。但由于其略微有一些亲水性，便能与水溶为一体而易于沉降下去。作为水处理用吸附剂使用活性炭时，这种与水的亲和性也成为重要的因素。如活性炭的疏水性太强，则难以赶走孔隙内的空气并置换成水，便不能吸附溶解在水中的有机化合物。

　　氮与硫的含量，在植物类原料的场合通常非常少。但是，在原料中含有蛋白质及硫化物的场合，在炭化及活化过程中，大部分氮和硫挥发掉，有时会微量残存在活性炭中。这种微量残存的氮原子，有时还会提高活性炭的催化活性。活性炭中的灰分，木质类活性炭的含量少。在煤质活性炭的场合，当原料煤的灰分多时，可达10%左右。原料灰分含量大的场合，最好先对原料进行脱灰处理以后再生产活性炭。当原料像谷壳那样含硅量多时，灰分难以测定，往往得到比实际灰分含量要大的测定结果。可以认为，其原因是用坩埚进行加热灰化时，硅融熔而把有机成分及碳成分包裹起来，无法将氧供应到内部，而不能进行燃烧反应的结果。由于同样的原因，在使用这类原料的场合，活化反应也不能很好地进行。

　　有害杂质活性炭中所含的微量杂质必须尽可能地加以控制。最重要的杂质是砷。砷由于在自然界中也存在，使用椰子壳及木质类原料时必须注意。当土壤中砷浓度大时，原料中的含砷量也增加。用这种原料生产的活性炭砷含量就会超过规定。其他重金属元素在原料中不大存在。但是，近来试用各种废弃物质为原料生产活性炭，有必要预先调查一下此类原料是否受到重金属的污染。