不同品種活性炭材料的研究

1、高比表面積活性炭

高比表面積活性炭由于具有比表面積高（大于2500m²/g），微孔分布集中且吸附性能優等特點，已經廣泛應用于醫藥、催化、氣體分離及儲存雙電層電容器等領域。研究表明含Na和K的堿金屬化合物可促進生成微孔發達高比表面積活性炭。這種促進機理在于（以KOH為例） ：部分KOH與原料反應生成K₂CO₃和K₂O；另一部分KOH在溫度達到500℃時就可發生脫水反應生成K₂O，這些含鉀化合物對碳的氣化有催化作用。此外，金屬鉀的沸點（762℃）低于活化溫度（850℃），在活化階段鉀蒸氣在碳骨架中擴散，可促進新微孔的生成，導致活性炭比表面積大大增加。

2、活性炭纖維

活性炭纖維克服了粉狀活性炭、粒狀活性炭的缺點，成為三代活性炭吸附材料。活性炭纖維直徑細，與被吸附質的接觸面積大增加了吸附幾率，孔徑分布窄，材料的孔徑大小可以通過調整工藝參數進行控制，而且漏損小、濾阻小、體積密度小易制作，輕而小型化設備。基于以上優點活性炭纖維已廣泛應用于空氣凈化、冰箱的除異味、氣體凈制、有機溶劑回收、工業有機廢水的處理、催化劑或催化劑載體。

現在活性炭纖維的研究熱點已經從制備表征和吸附性能的研究轉移到具有新結構和功能性活性炭纖維研發，具有代表的是活性炭纖維的功能化和中孔活性炭纖維的開發。功能化的主要途徑是改變形態，改變結構，碳合金化（化學改性）；中孔活性炭纖維主要研究孔徑的調控方法，目前有重復活化、催化活化、界面活化、混合聚合物炭化、鑄型炭化等。

3、活性炭微球

瀝青類化合物熱處理時發生熱縮聚反應生成各向異性的中間相小球體，將其分離制成微米級的中間相炭微球。再將其表面活化制成吸附劑，有一般活性炭不可比擬的高強度、高比表面積、強吸附能力。日本大阪煤氣公司用KOH/NaOH活化中間相炭微球得到微孔活性炭微球，比表面積為3000-4600m²/g。有人用KOH作活化劑制備出中孔型活性炭微球，具有高含量的中孔孔容，是一種理想的雙電層電容器電極材料。

4、活性炭分子篩

炭分子篩是孔徑分布窄而均勻的具有分子篩性能的活性炭，它的孔隙以微孔為主，孔徑分布集中在0.3-1.0nm的狹窄范圍，微孔入口形狀為狹縫平板形。炭分子篩在空氣制氮、催化、食品、衛生、焦爐氣中氮氣回收、H₂和CH₄的分離、色譜柱填料等方面得到廣泛應用。由于炭分子篩具有活性炭和分子篩的雙重功能，分子篩產品的開發和研制成為活性炭工業最活躍的領域之一。目前制得的炭分子篩微孔不夠均勻，微孔容積較低，今后將開發孔分布曲線更尖銳的單分散型和微孔容積更大的制品。

5、添載活性炭

活性炭對沸點低、分子量小的氣體以及氨氣、硫化氫、胺類、硫醇及甲硫醚等惡臭物質吸附性能差，如果在其上添加化學藥品或過渡金屬的鹽類可提高其吸附能力。如浸漬法使活性炭上添加CuCl₂和PbCl₃后可使吸附CO的量提高8倍和20倍；添加不揮發的磷酸、硫酸等無機酸或蘋果酸等有機酸，可使氨或胺與添加的酸反應吸存于細孔中。煙氣中的SO₂對大氣造成嚴重污染，添載活性炭能起到良好的脫除效果，Klinik等將金屬離子Co、Ni、Mg和Ⅴ的化合物通過離子交換或絡合方式引入到煤表面，然后對其進行炭化。研究發現，添載金屬的類型和添載量對SO₂吸脫附性能有很大影響。另外，添載活性炭的催化性能提高。如添加溴的活性炭可作為強催化劑氧化甲硫醚、二硫甲烷等。

6、生物活性炭

生物活性炭（BAC）是指水處理過程中，有意識地助長粒狀活性炭吸附的好氧生物活性的處理工藝，利用活性炭吸附的同時還利用微生物分解機能進行凈化。與臭氧處理配合可用于凈水的高度處理，在這種場合除去有害物質要靠活性炭的吸附作用，微生物具有讓活性炭的吸附效果持續進行的機能。在廢水處理中使用生物活性炭，因為廢水中含有的有機物質污染負荷大，可以認為主要依靠微生物的分解作用，活性炭的作用重點在于穩定微生物的生息環境。把生物活性炭作為脫臭材料使用，不添加各種金屬鹽之類化學藥品，就提高它的性能，而且具有處理多種多樣臭氣成分的可能。