活性炭是一种石墨形式，经过加工可在碳原子之间产生数百万个微孔。  这将表面积增加至300-2,000m 2 / g。

活性炭表面积的增加使得该材料适合于吸附，这是除去液体，蒸汽或气体中的杂质的过程。  污染物分子通过静电吸引保持在碳的内部孔结构内，或者如果基础活性炭已经浸渍，则通过化学吸附（化学吸附）保持。  吸附过程有助于碳去除有害物质（通常是有机化合物），某些类型的活性炭也可以引发化学反应，和/或充当生物质和化学品的载体。

活性炭由碳质原料如坚果壳，椰子壳，椰壳纤维（椰壳纤维），泥炭，木材，褐煤，烟煤和石油沥青生产。

活性炭的种类

挤出活性炭（EAC）：将粉末状活性炭和粘合剂混合，将它们熔合在一起并挤出成直径为0.8-130mm的圆柱形活性炭块。  它们主要用于气相应用，因为它们具有低压降，高机械强度和低灰尘含量。

颗粒活性炭（GAC）：是一种活性炭，大部分颗粒高于一定尺寸，50目筛（0.297 mm）[每AWWA（1992）B604]或80目筛（0.177 mm）[根据ASTM ]和更大。

与粉末状活性炭相比，粒状活性炭具有相对较大的粒径，因此具有较小的外表面。  因此，吸附质扩散到内部孔表面是一个重要因素。  由于扩散速率与粒径有关，因此碳粒子或网眼尺寸越小，吸附越快（例如，需要更少的接触时间）。  颗粒状碳用于水处理，除臭和流动系统组分的分离，并且还用于快速混合盆中。  对于液相应用，GAC指定为8×20,20×40或8×30和12×40的尺寸，对于气相应用，指定为4×6,4×8或4×10。  最受欢迎的水相碳是12×40和8×30尺寸，因为它们具有良好的尺寸，表面积和水头损失特性的平衡。

粉状活性炭（PAC）：活性炭，粒径主要小于100目。  大多数颗粒通常<325目。

该图像中的每个颗粒尽管仅约0.1mm，但其表面积为几平方米。  传统上，粉末状活性炭以颗粒形式制成粉末或细颗粒。  因此，它们具有大的表面与体积比，具有小的扩散距离。  PAC由于可能发生的高水头损失而不常用于专用容器中。  PAC通常直接添加到其他工艺单元，例如原水进口，快速混合盆，澄清器和重力过滤器。  如果在下游过程中不合需要，必须通过机械过滤除去PAC。

特色产品类型

酸洗碳：活性炭含有不同量的灰分，具体取决于原料和加工过程。  在将碳置于酸性流应用中之前，酸洗将除去或浸出大部分酸溶性灰分和金属含量。  酸洗程度通常由产品的酸溶性灰分和/或酸溶性铁（表示所有金属）规格表示。  酸洗可以减少将流出物pH降低到可接受水平所需的漂洗量。  然而，单独的酸洗通常不足以消除最初的高流出物pH值。

催化碳：通常，任何活性炭产物都具有一些催化活性，因为在其石墨基面的拐角处存在少量化学官能团。  为了提高碳的催化活性，通过化学或其它方法改性表面，其中碳的电子结构以这样的方式改变，使得所得的碳提供增强的催化能力。  结果，通过该方法生产的催化碳（也称为“表面改性的”碳）不仅富含化学吸附，而且富含物理吸附能力。  与标准碳相比，催化碳在去除氯胺方面更有效。  一项测试显示，当在相同条件下操作时，氯胺突破5倍于标准活性炭的能力。

pH稳定碳：大多数活性炭产品产生pH值大于7的初始流出物.pH   的实际升高取决于几个因素，如活性炭上的表面电荷，起始材料的灰分含量，总溶解固体（TDS） ）进水中的水，进水的缓冲能力和进水的pH值。  历史上，认为初始pH升高是由于活性炭的灰分含量。  然而，最近的研究表明单独的酸洗通常不足以消除最初的高流出物pH值。  现在认为初始pH升高的主要机制是由于在活化过程中形成的碳上的带正电荷的位点。  这些位点似乎与给水交换阴离子，从而提高了pH值。  pH升高问题的解决方案是通过活性炭表面的受控氧化，其抑制离子交换现象并稳定流出物pH。  pH稳定碳用于降低新鲜碳床上线时可能发生的pH峰值（幅度和持续时间）。  碳将具有最大“改性接触pH”的附加规格，以表明它是pH稳定的产物。

活性炭的定义和性质 

磨损/硬度值：粒状或粒状活性炭在处理和使用过程中抵抗磨损的能力的相对量度。

吸收：分子被液体或固体吸收并分布在液体或固体体内的过程，通常与介质溶胀有关。  活性炭不吸收其他物质（杂质）。

吸附：通过化学或静电（物理）力或两者将分子或原子物理吸引并集中在内表面上的过程。

表观密度：通常以g / cm3（g / ml）或磅/立方英尺为单位测量。  表观密度用于确定固定体积的活性炭的重量。  活性炭的固体或骨架密度（例如，如果除去所有孔隙空间）通常在2.0和2.1g / cm 3（125-130lbs / ft 3）之间。  然而，大部分活性炭样品由颗粒内和颗粒之间的空隙空间组成，因此实际操作（表观）密度较低，通常为0.4至0.5g / cm 3（25-31 lbs / ft 3）。  较高的表观密度提供更大的体积活性，并且当比较相同的源材料时通常表示质量更好的活性炭。  它还可以指示不同的起始材料（例如烟煤与褐煤和木材）。

化学吸附（化学吸附）：吸附物与固体表面的结合，涉及表面和吸附物之间的化学反应。  在吸附剂表面产生新的化学键。  实例包括非常明显的宏观现象，如腐蚀，以及与多相催化相关的微妙效应。  吸附质和基质表面之间的强相互作用产生了新型的电子键。  在去除有机物的实例中，有机化合物首先吸附到碳的内表面/吸附孔，然后可以与碳中的浸渍剂反应，以形成更易吸附的物质或毒性较低的物质，并且可以沿着物质离开床。与流程流。

空床接触时间（EBCT）：水与活性炭接触的时间。

碘值：与0.02N碘浓度滤液平衡时，1克碳吸附的碘量（毫克）。  碘值通常以mg / g（典型范围500-1,200 mg / g）报告。  最好将其理解为总孔体积的指标。  碘值是液相应用的标准量度。

去除机制

活性炭根据应用执行各种功能：

•吸附：从液体， 蒸气或气体中去除杂质; 最常见的活性炭应用

•还原：例如，基于化学还原反应从水中去除氯和氯胺

•催化：催化多种化学转化，或作为催化剂（如 贵金属）的载体

•生物质载体：生物 过滤器中的支撑材料

在大多数应用中，活性炭通过吸附从液体，蒸汽或气体中去除杂质。

活性炭通过氧化还原反应而不是通过吸附与氯化学反应从水中除去氯。

应用

粉末状活性炭通常用作反应罐中的“成分”，其中它作为粉末或浆料进料，以与工艺流体中的污染物反应。  它还用于处理空气，如在防毒面具和类似应用中。

颗粒状活性炭是固定床水处理系统的首选介质，因为它表现出最佳的表面积（例如，颗粒尺寸）和压降的混合物。

挤出的活性炭将粉末状活性炭与粘合剂结合，将粘合剂熔合在一起并挤出成固定形状的活性炭块。  该嵌段还可包括特种吸附剂，例如用于特定应用的沸石或氧化过滤介质。  挤出活性炭由于压降低，机械强度高，粉尘含量低，主要用于水处理和气相应用。  常见的应用是使用点滤芯过滤器。

使用活性炭的行业包括：

水处理：活性炭的最大应用是净化水和饮用水处理。  它用于各种水处理行业，从市政供水处理，废水处理，游泳池，水族馆甚至家庭过滤系统。

空气净化：活性炭用于控制许多环境中的潜在有害，环境破坏或令人不快的气味，包括家庭，制造设施和手术室。

食品和饮料：食品和饮料行业使用活性炭作为各种工艺的一部分，如糖的脱色，净化有机化合物，除氯，净化二氧化碳，脱咖啡因和许多其他做法。

工业：活性炭用作许多工业应用的催化剂; 天然气加工，储气和输送，黄金回收，药物净化和许多其他做法。

医疗：世界上几乎每家医院，诊所或医生办公室都可以找到活性炭。  它被用作毒物处理，气味控制，过滤，呼吸面罩和伤口敷料，仅举几例。