تحتوي صور الكاربون على ذرات الكاربون فقط، في حين يحتوي تركيب الكاربون المنشط على ذرات أخرى تعرف بالذرات الهجينة مثل النتروجين والأوكسجين والكبريت وهذه الذرات تؤثر على خواص الكاربون المنشط وصفاته الامتزازية بصورة واضحة، ومايهمنا في هذا الموضوع الترابط بين الكاربون والأوكسجين لتكوين معقدات السطح الأوكسجينية إن عملية امتزاز الأوكسجين على سطح الكاربون المنشط واتحاده معه يؤدي إلى تكوين معقدات السطح الأوكسجينية والتي تتفكك تحت تأثير الحرارة لتعطي كل من أول وثنائي أوكسيد الكاربون والتي تؤدي بدورها إلى حدوث خسارة في المادة الكاربونية.

تقسم معقدات السطح الأوكسجينية إلى نوعين رئيسين الأول هو أكاسيد السطح الحامضية والتي تتكون عندما يتعرض الكاربون إلى غاز الأوكسجين عند درجات حرارة تتراوح بين     (200-500)°م والثاني هو أكاسيد السطح القاعدية التي تتكون عندما يتعرض الكاربون إلى غاز الأوكسجين وبوجود عملية تبريد تعقب عملية التنشيط.

والشكل (1-6) يوضح أهم مجاميع السطح الأوكسجينية التي يمكن أن توجد على سطح الكاربون المنشط. في حين يوضح الجدول (1-2) مواقع الحزم لمجاميع السطح الأوكسجينية في طيف الأشعة تحت الحمراء⁽¹⁾.

لاحظ Mangun⁽²⁾ وجماعته أن استخدام بعض العوامل المؤكسدة يمكن أن يؤدي إلى إدخال مجاميع وظيفية أوكسجينية ضمن سطح الكاربون بهيئة كوينون أو مجاميع هيدروكسيل فينولية أو مجاميع الحوامض الكاربوكسيلية وهذه العملية سوف يكون لها تأثير على حجم المسامات وسعة امتلائها وكيمياء السطح لها.

في حين لاحظ Nevskaia ⁽³⁾ وجماعته أن عملية الأكسدة بوساطة حامض النتريك سوف تؤدي إلى تكوين المجاميع الأوكسجينية الحامضية مثل مجاميع الكاربوكسيل والفينول والتي تؤثر بدورها على مسامات الكاربون ومن ثمَّ تؤثر على المساحة السطحية.

في حين وجد Lee و Reucroft^(5،4) أن المساحة السطحية للكاربون المنشط الحاوي على أقل مجاميع أوكسجينية تكون أكبر من المساحة السطحية للكاربون المنشط الذي يمتلك عدداً أكبر من المجاميع الأوكسجينية اي ان المساحة السطحية للكاربون المنشط تتناسب عكسيا مع عدد المجاميع الاوكسجينية.

يستدل مما ذكر سابقاً بان معرفة توزيع وتركيز المجاميع الفعالة على سطح الكاربون المنشط يساعدنا في فهم ميكانيكة الامتزاز⁽⁶⁾، وباختيار التفاعل الكيميائي الملائم فإن السطح يمكن ان يكون أكثر حامضية أو قاعدية أو يكون قطبياً أو متعادلاً⁽⁷⁾. هناك طرائق عديدة لتعيين المجاميع الوظيفية على سطح الكاربون المنشط منها ما هو تحليلي ومنها ما هو كهربائي⁽⁸⁾.

-----------------------------------------------------------------

1. Marsh, H. and Rodriguez-Reinoso F., (2006), “Activated Carbon’’, 1^st ed., Elsevier science and technology Books, U.S.A, pp. 27, 183-186, 243-251.

2. Mangun, C. L. Benak K. R. and Daley M. A., (1999), “Oxidation of activated carbon fibers effect of pore size surface chemistry and adsorption properties’’, J. Chemistry of materials, Vol. 12, No. 12,  pp. 3476-3483.

3. Nevskaia, D. M., Santianes, A., Mnnoz, V. and Guerrero-Ruiz, A., (1999), “Interaction of aqueous solution of phenol with commercial activated carbons; an adsorption and kinetic study’’, J. Carbon, Vol. 37, No. 7, pp. 1056-1074.

4. Lee, W. H. and Reucroft, P. J., (1999), “Vapor adsorption on coal and wood-based chemically activated carbon-(I) surface oxidation states and adsorption of H₂O’’, J. Carbon, Vol. 37, No. 1,pp. 7-14.

5. Lee, W. H. and Reucroft, P. J., (1999), “Vapor adsorption on coal and wood-based chemically activated carbon-(II) adsorption organic vapors’’, J. Carbon, Vol. 37, No. 1, pp. 15-20.

6. Donnet, J. B., (1968), “The chemical reactivity of carbon’’, J.Carbon, Vol. 6, pp. 161-176.

7. Economy, J., Daley M. and Mangum  C., (1996), “Acivated carbon fibers-past, present and future’’, American Chemical Society, Division of Fuel Chemistry preprints, New Orleans, L. A., p. 321.

8. Barkauskas, J. and Cannon F. S., (2006), “Potentiometric titration characterize functional groups and adsorbed species on activated carbon’’, U.S.A.