活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱。 

 

通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無定形炭。由固態(tài)碳質(zhì)物（如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等）在隔絕空氣條件下經(jīng)600～900℃高溫炭化，然后在400～900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進(jìn)行氧化活化后獲得。 

炭化使碳以外的物質(zhì)揮發(fā)，氧化活化可進(jìn)一步去掉殘留的揮發(fā)物質(zhì)，產(chǎn)生新的和擴(kuò)大原有的孔隙，改善微孔結(jié)構(gòu)，增加活性。低溫（400℃）活化的炭稱L-炭，高溫（900℃）活化的炭稱H-炭。H-炭必須在惰性氣氛中冷卻，否則會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)長-炭。活性炭的吸附性能與氧化活化時(shí)氣體的化學(xué)性質(zhì)及其濃度、活化溫度、活化程度、活性炭中無機(jī)物組成及其含量等因素有關(guān)，主要取決于活化氣體性質(zhì)及活化溫度。

活性炭中的灰分組成及其含量對(duì)炭的吸附活性有很大影響?；曳种饕蒏2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等組成，灰分含量與制取活性炭的原料有關(guān)，而且，隨炭中揮發(fā)物的去除，炭中的灰分含量增大。 
 

根據(jù)活性炭的外形，通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規(guī)則形狀的破碎炭等。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多活性炭新品種，如炭分子篩、微球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。

活性炭中的微孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上，在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右，是不能進(jìn)入微孔的較大分子的吸附位，在較高的相對(duì)壓力下產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚。大孔比表面積一般不超過0.5m2/g，僅僅是吸附質(zhì)分子到達(dá)微孔和中孔的通道，對(duì)吸附過程影響不大。

磷酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團(tuán)為主 ，對(duì)堿性物質(zhì)吸附較好；KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團(tuán)為主，適合于吸附酸性物質(zhì)；而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團(tuán)總體呈中性。 
 

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?；钚蕴康奈侥芰εc活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說，顆粒越小，孔隙擴(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標(biāo)。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(shí)間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中，吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時(shí)間。

 

活性炭再生，是指用物理或化學(xué)方法在不破壞其原有結(jié)構(gòu)的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附質(zhì)，恢復(fù)其吸附性能的過程?；钚蕴课竭^程中，對(duì)吸附質(zhì)和溶劑都有吸附作用，因親和力的不同，經(jīng)過一定時(shí)間的吸附，達(dá)到吸附平衡。活性炭再生就是要采取辦法破壞這種平衡關(guān)系，其依據(jù)主要為以下幾個(gè)方面：①改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)；②用對(duì)吸附質(zhì)親和力強(qiáng)的溶劑萃??；③用對(duì)活性炭親和力比吸附質(zhì)大的物質(zhì)把吸附質(zhì)置換出來，然后再使置換物質(zhì)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(zhì)濃度（或壓力）的方法再生；⑥使吸附物（有機(jī)物）分解或氧化而除去。

以上均為傳統(tǒng)再生方法，通常，傳統(tǒng)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(huì)有明顯下降；③再生時(shí)產(chǎn)生的尾氣會(huì)造成二次污染。隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)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(fā)展起來的活性炭再生方法?；钚蕴克降奈劫|(zhì)中大多數(shù)是強(qiáng)極性物質(zhì)，它們比活性炭吸收微波的能力強(qiáng)，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(dǎo)而極化，相互碰撞、摩擦產(chǎn)生高熱量，從而將微波能量轉(zhuǎn)化為熱能。被吸附的水和有機(jī)分子受熱揮發(fā)和炭化，孔道重新打開，恢復(fù)吸附活性。同時(shí)，活性炭本身吸收微波而升溫，因溫度過高而燃燒，導(dǎo)致燃燒失去一部分炭，炭孔徑擴(kuò)大。

微波再生方法的特點(diǎn)是加熱時(shí)間短、再生效率高，同時(shí)因?yàn)榧訜徇^程中是進(jìn)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(jī)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(fā)生器大多由家用微波爐改裝，專業(yè)的微波再生加熱裝置亟待設(shè)計(jì)和開發(fā)。

（5）超臨界流體再生法

超臨界流體（SCF）的優(yōu)點(diǎn)是密度大，溶解度大，傳質(zhì)速率高，擴(kuò)散性能好， 表面張力 小。吸附的有機(jī)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(jī)物與SCF分離，達(dá)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CO 2 。該法對(duì)吸附類型是化學(xué)吸附的有機(jī)物再生效率不高，同時(shí)對(duì)工藝的技術(shù)及設(shè)備材料的要求比較高，投資費(fèi)用大。該方法的研究還大都處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有一定差距。

（6）電化學(xué)再生法

電化學(xué)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(shí)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(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，吸附在活性炭上的大部分污染物發(fā)生分解，小部分發(fā)生脫附。該方法操作簡單、效率高、能耗低，處理對(duì)象相對(duì)廣泛。