活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构（此过程称为活化）。由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。
活性炭表面的微孔直径大多在2～50nm之间，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500~1500m2，按表面积计算3克活性炭的表面积约等于一个足球场。活性炭的一切应用，几乎都基于活性炭的这一特点。
吸附机理
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的，吸附速度是指单位时间内单位重量的吸附剂所吸附的量。
近期，随着VOCs治理的大力推进，在环保领域活性炭也得到广泛应用。这也得益于其优点：
1.成本低，操作简单；
2.吸附效果好；
3.稳定性高，适用性好；
4.活性炭可再生利用。
一、活性炭的分类
中国标准将活性炭按照两部分进行分类：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对应的产品形状组合分类。
二、活性炭的用途
活性炭一般用作过滤和脱色，作还原剂和吸收气体。而根据其应用领域的不同，活性炭的具体作用又有所不同。比如二战时，活性炭就用于防毒面具；自来水可以用活性炭除臭；而用在家中，活性炭可以净化空气，祛除有害物质等。正是由于活性炭的这一系列优点，很多家庭也开始使用活性炭来提高家中的空气质量。
颗粒活性炭常常应用于吸附分子，颗粒活性炭吸附性决定应用性，而吸附性和各种炭型的孔大小分布相关。以水蒸气活化的泥煤基、 褐煤基和椰壳基粉状活性炭为例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，颗粒活性炭可供多种应用；褐煤基炭具中孔较多，颗粒活性炭而且还有较大的中孔，提供优良的可入性；椰壳基颗粒活性炭中主要是微孔，仅适用于低分子的去除。
三、活性炭的再生
活性炭再生，是指用物理或化学方法在不破坏其原有结构的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附质，恢复其吸附性能的过程。活性炭吸附过程中，对吸附质和溶剂都有吸附作用，因亲和力的不同，经过一定时间的吸附，达到吸附平衡。活性炭再生就是要采取办法破坏这种平衡关系，其依据主要为以下几个方面：①改变吸附质的化学性质；②用对吸附质亲和力强的溶剂萃取；③用对活性炭亲和力比吸附质大的物质把吸附质置换出来，然后再使置换物质脱附，活性炭得到再生；④用外部加热、升高温度的办法改变平衡条件；⑤用降低溶剂中溶质浓度（或压力）的方法再生；⑥使吸附物（有机物）分解或氧化而除去。
（1）热再生法
热再生法是应用成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中，根据加热到不同温度时有机物的变化，一般分为干燥、高温炭化及活化3个阶段。在干燥阶段，去除活性炭上的水分等可挥发性成分。高温炭化阶段是使吸附在活性炭上的部分有机物汽化脱附，部分有机物发生分解，以小分子物质脱附出来，残余的成分留在活性炭孔隙内成为固定炭。活化阶段是通入CO2、CO或水蒸气等气体，清理活性炭内部结构的微孔，使其恢复吸附活性。再生工艺的核心是活化阶段。
热再生法的再生效率比较高，时间短，应用比较范围广泛，但再生过程中炭损失较大，可达5%～10%。同时再生后的炭机械强度有所下降，吸附效率也会有所降低，多次重复再生后丧失吸附性能。
（2）生物再生法
利用微生物的新陈代谢，将吸附在活性炭上的污染物质氧化降解的方法称作生物再生法。活性炭的孔径一般只有几纳米，微生物很难进入其孔隙内部，通常微生物细胞酶可以流至细胞胞外，通过活性炭对酶的吸附，在炭表面形成酶促中心，分解污染物，达到再生的目的。生物法的投资和运行费用相对较低，但再生时间较长，水质和温度对再生效果的影响很大。同时，微生物处理污染物的选择性很强，且一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O，其中间产物仍残留在微孔中，多次循环后再生效率会明显降低。
（3）湿式氧化再生法
湿式氧化再生法是指在高温高压的条件下，用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下吸附的有机物氧化分解成小分子物质的一种处理方法湿式氧化再生法操作比较简单、对吸附能力的影响小，炭损失率较低，通常适合处理毒性高，生物难降解的有机物。
以上均为传统再生方法，通常，传统的活性炭再生方法还有以下共同的不足：①活性炭损失较大；②再生后吸附能力会有明显下降；③再生时产生的尾气会造成二次污染。随着科技发展，出现了一些新兴再生方法：
（4）微波辐射再生法
微波辐射再生法是采用热再生法的原理而逐渐发展起来的活性炭再生方法。活性炭所吸附的吸附质中大多数是强极性物质，它们比活性炭吸收微波的能力强，因此可以用热解吸的方法来再生。吸附的极性分子，由于微波辐射诱导而极化，相互碰撞、摩擦产生高热量，从而将微波能量转化为热能。被吸附的水和有机分子受热挥发和炭化，孔道重新打开，恢复吸附活性。同时，活性炭本身吸收微波而升温，因温度过高而燃烧，导致燃烧失去一部分炭，炭孔径扩大。
微波再生方法的特点是加热时间短、再生效率高，同时因为加热过程中是进行选择性加热，能耗很低。然而，微波再生方法还不够成熟，很多重要问题需要亟待解决：①微波加热的机理研究不够深入，需要建立模型，获得更均匀的微波场；②微波发生器大多由家用微波炉改装，专业的微波再生加热装置亟待设计和开发。
（5）超临界流体再生法
超临界流体（SCF）的优点是密度大，溶解度大，传质速率高，扩散性能好，表面张力小。吸附的有机物非常容易溶于SCF溶剂。通过改变温度和压力，可以有效地将有机物与SCF分离，达到活性炭再生的目的。
超临界流体（SFE）法再生活性炭中，常用的超临界流体为超临界CO2。该法对吸附类型是化学吸附的有机物再生效率不高，同时对工艺的技术及设备材料的要求比较高，投资费用大。该方法的研究还大都处于实验室规模，离实现工业化还有一定差距。
（6）电化学再生法
电化学再生法是一种的新型活性炭再生方法，近几年研究非常活跃。在两电极之间，填充吸附饱和后的活性炭，同时加入一定的电解液，通入直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端呈阳极，另一端呈阴极，形成微电解槽，分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的大部分污染物发生分解，小部分发生脱附。该方法操作简单、效率高、能耗低，处理对象相对广泛。
四、如何简单分辨活性炭的好坏
活性炭的种类比较多，因为其在很多行业的使用效果比较好，现在市面上出售活性炭的公司也越来越多，那么我们该怎样正确区分活性炭的质量好坏，不会花高价钱买到劣质的产品呢？泷邦活性炭小编为大家简单介绍一下。
我们可以使用肉眼来分辨，活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的能力，这其实就是由于活性炭吸附了有色液体里的色素分子的原因形成的。我们可以取两只通明杯子，在一只杯子里放入纯净水，然后滴入一滴红墨水，搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中比较，看一下脱色能力如何。也可以放在水杯里边看气泡。椰壳活性炭孔隙很多，倒在水里面会有气泡发生，而且有滋滋的声音，并且活性炭会上下起浮。
也可以用打火机烧，因为活性炭是通过高温活化而成，所以烧不着。也可以看重量：好的活性炭手感上会比较轻，在同等分量包装的情况下，功能好的活性炭会比质量差的活性炭重很多。或者直接看形状，椰壳活性炭质料是椰子壳，呈片状，可是一般都需要破碎成2mm左右，就变成小颗粒了，也能够叫小片状。
除此之外，还有一些参数，比如水分、灰分、硬度和比表面积等，通过实验的方法我们就可以测量出这些想要的参数，来查看活性炭的品质。活性炭常用吸附指标主要有：碘吸附值、四氯化碳(CTC)吸附值、亚甲蓝吸附值。碘吸附值用来表示活性炭对液体物质的吸附能力，四氯化碳吸附值用来表示活性炭对气体物质的吸附能力，亚甲蓝吸附值是用来表示活性炭脱色能力的。这三种指标越高，就证明活性炭的吸附能力越好。
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