活性炭是一種經特殊處理的炭，將有機原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應，表面被侵蝕，產生微孔發達的結構（此過程稱為活化）。由于活化的過程是一個微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕，所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙。

活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，按表面積計算3克活性炭的表面積約等于一個足球場。活性炭的一切應用，幾乎都基于活性炭的這一特點。

吸附機理

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的，吸附速度是指單位時間內單位重量的吸附劑所吸附的量。

近期，隨著VOCs治理的大力推進，在環保領域活性炭也得到廣泛應用。這也得益于其優點：

1.成本低，操作簡單；

2.吸附效果好；

3.穩定性高，適用性好；

4.活性炭可再生利用。

一、活性炭的分類

國內標準將活性炭按照兩部分進行分類：一部分按制造使用的主要原材料，另一部分按制造使用的原材料及對應的產品形狀組合分類。

二、活性炭的用途

活性炭一般用作過濾和脫色，作還原劑和吸收氣體。而根據其應用領域的不同，活性炭的具體作用又有所不同。比如二戰時，活性炭就用于防毒面具；自來水可以用活性炭除臭；而用在家中，活性炭可以凈化空氣，祛除有害物質等。正是由于活性炭的這一系列優點，很多家庭也開始使用活性炭來提高家中的空氣質量。

顆粒活性炭常常應用于吸附分子，顆粒活性炭吸附性決定應用性，而吸附性和各種炭型的孔大小分布相關。以水蒸氣活化的泥煤基、 褐煤基和椰殼基粉狀活性炭為例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，顆粒活性炭可供多種應用；褐煤基炭具中孔較多，顆粒活性炭而且還有較大的中孔，提供優良的可入性；椰殼基顆粒活性炭中主要是微孔，僅適用于低分子的去除。

三、活性炭的再生

活性炭再生，是指用物理或化學方法在不破壞其原有結構的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附質，恢復其吸附性能的過程。活性炭吸附過程中，對吸附質和溶劑都有吸附作用，因親和力的不同，經過一定時間的吸附，達到吸附平衡。活性炭再生就是要采取辦法破壞這種平衡關系，其依據主要為以下幾個方面：①改變吸附質的化學性質；②用對吸附質親和力強的溶劑萃取；③用對活性炭親和力比吸附質大的物質把吸附質置換出來，然后再使置換物質脫附，活性炭得到再生；④用外部加熱、升高溫度的辦法改變平衡條件；⑤用降低溶劑中溶質濃度（或壓力）的方法再生；⑥使吸附物（有機物）分解或氧化而除去。

（1）熱再生法

熱再生法是應用成熟的活性炭再生方法。處理有機廢水后的活性炭在再生過程中，根據加熱到不同溫度時有機物的變化，一般分為干燥、高溫炭化及活化3個階段。在干燥階段，去除活性炭上的水分等可揮發性成分。高溫炭化階段是使吸附在活性炭上的部分有機物汽化脫附，部分有機物發生分解，以小分子物質脫附出來，殘余的成分留在活性炭孔隙內成為固定炭。活化階段是通入CO2、CO或水蒸氣等氣體，清理活性炭內部結構的微孔，使其恢復吸附活性。再生工藝的核心是活化階段。

熱再生法的再生效率比較高，時間短，應用比較范圍廣泛，但再生過程中炭損失較大，可達5%～10%。同時再生后的炭機械強度有所下降，吸附效率也會有所降低，多次重復再生后喪失吸附性能。

（2）生物再生法

利用微生物的新陳代謝，將吸附在活性炭上的污染物質氧化降解的方法稱作生物再生法。活性炭的孔徑一般只有幾納米，微生物很難進入其孔隙內部，通常微生物細胞酶可以流至細胞胞外，通過活性炭對酶的吸附，在炭表面形成酶促中心，分解污染物，達到再生的目的。生物法的投資和運行費用相對較低，但再生時間較長，水質和溫度對再生效果的影響很大。同時，微生物處理污染物的選擇性很強，且一般不能將所有的有機物徹底分解成CO2和H2O，其中間產物仍殘留在微孔中，多次循環后再生效率會明顯降低。

（3）濕式氧化再生法

濕式氧化再生法是指在高溫高壓的條件下，用氧氣或空氣作為氧化劑，將處于液相狀態下吸附的有機物氧化分解成小分子物質的一種處理方法濕式氧化再生法操作比較簡單、對吸附能力的影響小，炭損失率較低，通常適合處理毒性高，生物難降解的有機物。

以上均為傳統再生方法，通常，傳統的活性炭再生方法還有以下共同的不足：①活性炭損失較大；②再生后吸附能力會有明顯下降；③再生時產生的尾氣會造成二次污染。隨著科技發展，出現了一些新興再生方法：

（4）微波輻射再生法

微波輻射再生法是采用熱再生法的原理而逐漸發展起來的活性炭再生方法。活性炭所吸附的吸附質中大多數是強極性物質，它們比活性炭吸收微波的能力強，因此可以用熱解吸的方法來再生。吸附的極性分子，由于微波輻射誘導而極化，相互碰撞、摩擦產生高熱量，從而將微波能量轉化為熱能。被吸附的水和有機分子受熱揮發和炭化，孔道重新打開，恢復吸附活性。同時，活性炭本身吸收微波而升溫，因溫度過高而燃燒，導致燃燒失去一部分炭，炭孔徑擴大。

微波再生方法的特點是加熱時間短、再生效率高，同時因為加熱過程中是進行選擇性加熱，能耗很低。然而，微波再生方法還不夠成熟，很多重要問題需要亟待解決：①微波加熱的機理研究不夠深入，需要建立模型，獲得更均勻的微波場；②微波發生器大多由家用微波爐改裝，專業的微波再生加熱裝置亟待設計和開發。

（5）超臨界流體再生法

超臨界流體（SCF）的優點是密度大，溶解度大，傳質速率高，擴散性能好，表面張力小。吸附的有機物非常容易溶于SCF溶劑。通過改變溫度和壓力，可以有效地將有機物與SCF分離，達到活性炭再生的目的。

超臨界流體（SFE）法再生活性炭中，常用的超臨界流體為超臨界CO2。該法對吸附類型是化學吸附的有機物再生效率不高，同時對工藝的技術及設備材料的要求比較高，投資費用大。該方法的研究還大都處于實驗室規模，離實現工業化還有一定差距。

（6）電化學再生法

電化學再生法是一種的新型活性炭再生方法，近幾年研究非常活躍。在兩電極之間，填充吸附飽和后的活性炭，同時加入一定的電解液，通入直流電場，活性炭在電場作用下極化，一端呈陽極，另一端呈陰極，形成微電解槽，分別發生還原反應和氧化反應，吸附在活性炭上的大部分污染物發生分解，小部分發生脫附。該方法操作簡單、效率高、能耗低，處理對象相對廣泛。

四、如何簡單分辨活性炭的好壞

活性炭的種類比較多，因為其在很多行業的使用效果比較好，現在市面上出售活性炭的公司也越來越多，那么我們該怎樣正確區分活性炭的質量好壞，不會花高價錢買到劣質的產品呢？瀧邦活性炭小編為大家簡單介紹一下。

我們可以使用肉眼來分辨，活性炭具有能將有色液體變成淺色或無色的能力，這其實就是由于活性炭吸附了有色液體里的色素分子的原因形成的。我們可以取兩只通明杯子，在一只杯子里放入純凈水，然后滴入一滴紅墨水，攪拌均勻后將一半有色水倒入另一個杯子中比較，看一下脫色能力如何。也可以放在水杯里邊看氣泡。椰殼活性炭孔隙很多，倒在水里面會有氣泡發生，而且有滋滋的聲音，并且活性炭會上下起浮。

也可以用打火機燒，因為活性炭是通過高溫活化而成，所以燒不著。也可以看重量：好的活性炭手感上會比較輕，在同等分量包裝的情況下，功能好的活性炭會比質量差的活性炭重很多。或者直接看形狀，椰殼活性炭質料是椰子殼，呈片狀，可是一般都需要破碎成2mm左右，就變成小顆粒了，也能夠叫小片狀。

除此之外，還有一些參數，比如水分、灰分、硬度和比表面積等，通過實驗的方法我們就可以測量出這些想要的參數，來查看活性炭的品質。活性炭常用吸附指標主要有：碘吸附值、四氯化碳(CTC)吸附值、亞甲藍吸附值。碘吸附值用來表示活性炭對液體物質的吸附能力，四氯化碳吸附值用來表示活性炭對氣體物質的吸附能力，亞甲藍吸附值是用來表示活性炭脫色能力的。這三種指標越高，就證明活性炭的吸附能力越好。