超濾

[拼音]：tansu cailiao

[英文]：carbons

按其原子在結構中排列不同，碳有三種同素異形體，即金剛石、石墨和無定形碳，它們的物理效能、化學性質及用途也各不相同。

金剛石

是目前所知自然界中最硬的物質，其晶體構造基本上為面心立方格子，每個碳原子都被周圍四個碳原子所圍繞，以共價鍵相連，強度高，莫氏硬度為10，所以通常用作切削、磨削和切割材料。當金剛石中含有微量雜質時，有半導體的效能，可以做高溫整流器或固體微波器件等。天然金剛石又是貴重寶石(金剛鑽)。金剛石分為Ⅰ型、Ⅱ型和六方型三種。Ⅰ型的雜質含量較高，其中氮的含量在0.0025％～0.2％，絕大多數天然金剛石屬此型。Ⅱ 型是極純的金剛石，結晶完整，氮的含量少於0.001％，導熱性良好，具有半導體效能。天然金剛石中1％～2％屬此型。用特殊的人工方法（如超高壓高溫法）可以將非金剛石結構的碳轉化為金剛石，即人造金剛石。

石墨

碳原子以四配位多面體組成網層，網層之間以分子鍵聯結，形成六方晶片。石墨是特殊的無機非金屬材料，兼有金屬和塑料的效能和其他一系列特性，在冶金、化工、電力和電子、機械、紡織和原子能等工業部門獲得廣泛應用。

石墨的用途與其性質密切關聯。

（1）耐高溫、熱穩定性良好，在3600℃下也不熔化，因此用作冶金工業中坩堝（見彩圖）、

爐內的耐火材料等。

（2）有良好的導熱和導電性（比不鏽鋼高4倍），導電係數隨溫度升高而降低。用來製造電極、電刷、碳棒、換熱器、冷卻器等。

（3）化學穩定性好，能耐酸、鹼和有機介質的侵蝕，普遍用以製造酸鹼工業、石油化工、紡織、造紙等工業的換熱器、燃燒塔、反應槽、冷卻器、吸收塔、泵和加熱器等。

（4）潤滑效能與二硫化鉬相近，耐磨，摩擦係數小於0.1，可在-200～2000℃和100m/s轉速下使用，用來製作密封圈和軸承時，不用加潤滑劑。

（5）可塑性好，能延展成透光、透氣的薄片。

（6）有良好的中子減速性，用做原子反應堆中減速材料。此外，還用做固體燃料火箭中的噴嘴、航天裝置的零件、隔熱和防射線材料。石墨最大的缺點是在高溫下易氧化，需要在保護氣氛下使用。

石墨礦有晶質和隱晶質之分。晶質石墨礦有致密結晶和鱗片結晶兩種，前者晶粒大於0.1mm，含碳量在60％～65％，甚至高達80％～90％，但可塑性、可浮選性差。鱗片結晶石墨礦的品位雖低（3％～5％或10％～25％），但效能好。隱晶質石墨又稱土狀石墨，含碳量可高達90％以上，但效能差。世界上所產石墨半數為土狀。蘇聯是石墨礦儲量和產量最大的國家。中國石墨資源也較豐富，多半是鱗片和隱晶石墨。由於石墨礦品位不高，需經選礦和提純，常用的浮選法（石墨為疏水性）和重選法（石墨相對密度小，為1.9～2.3），可使成品中的含碳量達90％，有些製品還需採用化學提純，使含碳量提高到97％～99％或高溫提純至99.9％。