木材→木炭→活性炭的结构演变过程

木材主要成分纤维素、半纤维素和木素在热解过程互相之间没有交互作用，分别研究各主要成分的热分解炭化过程的结构演变，就可知木材的炭化过程如何从木材结构演变为木炭结构的。

根据对不同热解温度木材纤维素炭化物的x射线衍射和红外光谱分析，提出如下纤维素在炭化过程中的结构演变模型：

（1）150℃前是脱水。

（2）150-240℃，进一步脱水，生成酮醇互变的中间产物。

（3）240-400℃，断链，一部分生成左旋聚糖（焦油中间物），一部分生成炭化中间产物（终生成木炭），部分脱水，分解生成CO、CO₂和其他产物，经（4）生成木炭。

（4）400-700℃，脱H₂、芳化，由（3）经四碳中间物演变成木炭结构。

半纤维素是木材主要成分中不稳定部分，代表半纤维素的木聚糖的热解反应和纤维素的相类似。

仔细研究了纤维素、木素及木材的热解过程，认为纤维素（半纤维素亦同）经过脱水，生成酮醇型互变的残糖基变异构造：

进一步氧化分解后形成芳香族构造：

木素在热解过程中由木素的构造经缩合而变成多环芳香族构造。

据日本资料乌炭的比表面积达375-429m²/g，白炭213-254m²/g。不同炭化温度的微晶大小见表2-7。有的把600℃以前热处理的炭叫炭前驱体，并认为：由于原料和处理温度的不同如图2-8所示又有易石墨化炭前驱体和难石墨化炭前驱体之分。

活性炭的结构取决于原料及热处理的条件，原料炭化过程已获得结构的雏形，而在活化过程进一步完善定形。

据原苏联资料，落叶松炭活化过程结构演变见表2-8。随炭化温度升高，固定碳含量增加，芳化度和缩合度增加，而比电阻率却大大地降低，相当于有机半导体。木炭用气体法活化，随烧失率增加，先脂肪族、后芳香族碳格子烧失，而且沿微晶高度方向比直径方向烧失的快，结果微晶平均统计厚度增加。从雏晶到活性炭微晶的完善过程，微孔、中孔逐渐增多，吸附能力增加。