自罗马时代以来，人们一直在使用活性炭去除水中的有机污染物等有害杂质。活性炭是用于描述具有高度无定形形式和广泛开发的内部孔结构的碳质吸附剂家族的通用术语。

活性炭极其多孔，具有非常大的表面积，这使其成为有效的吸附材料。这种相对于实际碳颗粒尺寸的大表面积使得在相对小的封闭空间中容易除去大量杂质。

表面积的近似比率是每克一平方米。最小孔隙中的分子间吸引力导致吸附。水中污染物的分子通过物理或化学吸引吸附在活性炭的表面上。物理吸引力不会改变吸附质分子结构; 化学吸附导致改变吸附质分子结构。有些人喜欢将这两种现象称为物理吸附（物理吸附）和化学吸附（化学吸附）。

化学物质吸附到活性炭上的两种机制是它“不喜欢”水或吸引到活性炭中。活性炭吸附通过三个基本步骤进行：

1. 物质吸附在碳表面的外部。
2. 物质以最高的吸附能量进入碳吸附孔。
3. 物质吸附到碳的内部石墨片上。

许多天然物质用作制造活性炭的基础材料。用于水净化的最常见的是褐煤，烟煤和无烟煤以及泥炭，木材和椰子壳。

不同的基础材料和活化过程导致独特的孔径和孔分布。碳中的孔径分组通常通过其孔径来描述。大孔（直径大于50纳米[nm]）; 中孔（直径2至50nm）和微孔（直径2nm）。另一种思考和可视化孔隙结构的方法是运输和吸附孔隙：运输孔隙为吸附孔隙带来可吸收性。

基于椰壳的活性炭是最不尘埃的。它们主要是微孔的，非常适合有机化学吸附。与其他类型的活性炭相比，椰壳基碳具有最高的硬度，这使其成为水净化的理想碳。

在基础材料方面，椰子壳和木材是可再生资源。拥有数百万英亩土地的椰子种植园继续为我们的环境提供绿树的所有好处，尽管每年使用数十亿椰子壳进行活化。

活性炭由椰子壳以两步法生产。

活化的第一步是碳化壳体，将大约三分之二的挥发物驱出壳体，形成一个充满微孔的碳质物质。

在第二阶段，这种碳化基础材料在高温（1,100°C / 2,012°F）下在蒸汽中活化。活化温度和活化时间对于产生内部孔网络和在每个颗粒内赋予某些表面化学（官能团）是重要的。实质上，总活化过程赋予碳独特的吸附特性。

目前的碳化过程

碳化过程是将椰子壳转化为炭或炭。

炭化过程（木炭的制造）被称为热解，其是在没有氧气的情况下通过加热进行壳的化学分解。

在椰子壳碳化期间，相当于椰子壳质量的70％的挥发物被释放​​到大气中，产生30％的椰子壳质量作为木炭。在碳化过程中释放的挥发性物质是甲烷，CO 2，水蒸气和宽范围的有机蒸气。

椰子壳在一种古老的过程中碳化，通常称为露天矿方法。在这个过程中，地球被用作绝缘体并在没有氧气的情况下加热壳体。凹坑炭化循环包括三个阶段：

1. Pyrolosis阶段。超过12小时，释放气体。
2. 绥化阶段。当坑关闭并且炭冷却12小时。
3. 卸货。卸载木炭的最后一步，下一个生产周期装入新的壳。

该过程中保持的温度对于完全热解是至关重要的。实验表明，木炭产量与坑中的温度成正比。

此外，释放到大气中的甲烷量与坑中的温度直接相关。

总的来说，凹坑产生30％的焦炭，这意味着它们保持500°C（932°F）的温度。已经进行了几个实验来测量释放的气体量; 平均而言，一百万吨（MT）的椰子壳向大气中释放约12至15千克的甲烷。

当前炭化工艺排放的温室气体

温室气体使地球免受空间寒冷的影响。当进入的太阳辐射作为红外能量被吸收并从地球表面重新发射回来时，大气中的温室气体（GHG）阻止一部分热量逃逸到太空，而是重新发射能量以进一步加热表面。

人类活动正在放大自然温室效应。我们的温室气体排放正在改变地球在太阳辐射和释放回太空的热量之间的能量平衡，从而导致气候变化。

气候变化可能改变温度，降水和海平面，并可能对人类和自然系统产生不利影响，包括水资源，人类健康和定居点以及我们生态系统的生物多样性。

过去50年气候变化模型的明显加速以及对全球气候模式结果的信心日益增强，这些证据表明气候正受到人类活动温室气体排放的影响。如果这是真的，我们都必须尽我们所能限制温室气体。

有几种温室气体，其中水蒸气，甲烷和二氧化碳都是自然产生的并且在工业上产生。CO 2和甲烷从化石燃料燃烧主要发射。土地利用变化和森林砍伐是CO的显著源2发射。

印度，菲律宾，斯里兰卡和印度尼西亚是椰子壳用于水和空气净化的主要国家。近年来，东南亚国家联盟（东盟）区域的一些国家也开始这样做。

一个保守的估计是，在四个主要国家，通过炭化坑的方法向大气排放约350吨/年的甲烷。这是CO相当于2由350000中型车每年20000英里驱动射出。与CO 2相比，甲烷作为温室气体的效率是四倍（因此也是有害的）。

颠覆性技术可以防止温室气体排放

在炭化椰子壳的坑法中，温室气体排放到大气中，没有任何控制和处理废气。最近，一家公司开发了一种与印度科学研究所（班加罗尔）合作的新工艺，用于对反应器中的椰子壳进行炭化，从而捕获温室气体并在受控条件下使用它们来产生热能。椰子壳含有纤维素，半纤维素和木质素，其平均组成为C 6 H 10 O 5根据生物质的性质略有不同。从理论上讲，壳体完全燃烧所需的空气 - 燃料比率，定义为化学计量（属于或涉及特定反应所需精确比例的物质）燃烧，为6：1至6.5：1最终产品为CO 2和H 2 O.

在这种新方法中，燃烧在亚化学计量条件下进行，空气 - 燃料比为1.5：1和1.8：1。如此获得的气体被称为生产气体，其是可燃的。该过程可以在称为'char反应器的装置中实现'在有限的空气供应中。发生两种反应：氧化和还原。

亚化学计量氧化的第一部分（带壳的空气）导致壳中挥发物的损失并且是放热的。它导致峰值温度为800°C（1,472°F），产生气态产物，如一氧化碳和氢气（以相同的比例）和二氧化碳和水蒸气，而这些产物又部分地减少为一氧化碳气化过程中产生的木炭热床和氢气。还原反应是吸热的; 产生如CO，H 2和CH 4的可燃产物，如下所示。

C + CO 2 - > 2CO

C + H 2 O - > CO + H 2

C + 2H 2 - > CH 4

由于在气化过程中产生焦炭，因此整个操作是自我维持的。

最先进技术的发展是关键因素，其中壳体由顶部进给，由公司进行双空气进入再燃烧过程。该过程包括燃料和灰分处理系统，气化系统反应器和气体冷却和清洁系统。该方法是独特的并且在热解过程中防止焦油形成。

结果

与露天矿方法生产的炭相比，该方法生产的焦炭质量始终如一。它具有一致的高碘值，不含来自坑的污染物，如土壤，二氧化硅和鹅卵石。这种焦炭是激活过程的良好基础材料，可实现高性能。