活性炭是一种石墨形式，经过加工后在碳原子之间产生了数百万个细孔。  这将表面积增加到多达300-2,000 m2 / g。

活性炭表面积的增加使该材料适合吸附，通过该过程可以除去液体，蒸汽或气体中的杂质。  污染物分子通过静电吸引或通过化学吸附（化学吸附）保持在碳的内部孔结构中，如果已浸渗了碱性活性炭，则将其保留在碳的内部孔结构中。  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物质的载体。

活性炭是由碳质原料制成的，例如坚果壳，椰子壳，椰壳纤维（椰子壳纤维），泥煤，木材，褐煤，烟煤和石油沥青。

活性炭类型

挤压活性炭（EAC）：将粉末状活性炭和粘合剂融合在一起，并熔融成直径为0.8至130毫米的圆柱形活性炭块。  由于它们的低压降，高机械强度和低粉尘含量，它们主要用于气相应用。

颗粒活性炭（GAC）：是一种活性炭，大多数颗粒都超过一定尺寸，50目筛（0.297毫米）[根据AWWA（1992）B604]或80目筛（0.177毫米）[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度，因此呈现出较小的外表面。  因此，被吸附物扩散到内部孔表面中是重要的因素。  由于扩散速率与颗粒大小有关，因此碳颗粒或筛孔大小越小，吸附越快（例如，需要更少的接触时间）。  粒状碳用于水处理，除臭和分离流量系统的组件，也用于快速混合池。  GAC用8×20、20×40或8×30和12×40等尺寸表示，用于液相应用，而4×6、4×8或4×10表示用于气相应用。  最受欢迎的水相碳的尺寸为12×40和8×30，因为它们在尺寸，表面积和压头损失特性之间具有良好的平衡。

粉末状活性炭（PAC）：颗粒尺寸小于100目的活性炭。  大部分颗粒通常小于325目。

该图像中的每个粒子尽管只有约0.1毫米宽，但其表面积均为几平方米。  传统上，粉状活性炭以颗粒形式制成粉末或细粒。  因此，它们具有大的表面体积比和较小的扩散距离。  由于会发生高扬程损失，PAC不常用在专用容器中。  PAC通常直接添加到其他过程单元中，例如原水入口，快速混合池，澄清池和重力过滤器。  如果在下游工艺中不受欢迎，则必须通过机械过滤除去PAC。

特殊产品类型

酸洗碳：活性碳包含不同量的灰分，具体取决于原料和工艺。  在将碳放入酸性物流应用中之前，酸洗将去除或浸出大部分可溶于酸的灰分和金属。  酸洗的程度通常由产品的酸溶性灰分和/或酸溶性铁（指示所有金属）来表示。  酸洗可减少将废水的pH降至可接受水平所需的漂洗量。  但是，仅用酸洗通常不足以消除最初的高废水pH值。

催化碳：通常，任何活性炭产品都具有一定的催化活性，这是由于在其石墨基面的角上存在少量化学官能团。  为了增强碳的催化活性，通过化学或其他方法对表面进行改性，其中以使所得碳提供增强的催化能力的方式改变碳的电子结构。  结果，通过该方法产生的催化碳（也称为“表面改性的”碳）不仅具有丰富的化学吸附能力，而且具有丰富的物理吸附能力。  催化碳在去除氯胺方面比标准碳更有效。  一项测试表明，在相同条件下运行时，氯胺的穿透能力是标准活性炭的5倍。

pH稳定碳：大多数活性炭产品产生的初始废水的pH值大于7。pH  的实际升高取决于几个因素，例如活性炭上的表面电荷，原料的灰分，总溶解固体（TDS） ），进水的缓冲能力和进水的pH值。  从历史上看，最初的pH升高被认为是由于活性炭的灰分含量所致。  但是，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升高的主要机理是由于在活化过程中形成的碳上带正电荷的位点。  这些位点似乎可以交换给水中的阴离子，从而提高pH值。  解决pH升高问题的方法是通过控制活性炭表面的氧化，抑制离子交换现象并稳定废水的pH。  pH稳定的碳用于减少将新鲜的碳床投入使用时可能发生的潜在pH峰值（幅度和持续时间）。  碳将具有最大“修饰的接触pH”的附加规格，以表明它是pH稳定的产品。

活性炭的定义和性质 

磨损/硬度值：颗粒状或颗粒状活性炭在处理和使用过程中抗磨损能力的相对度量。

吸收：分子被液体或固体吸收并分布在整个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：一种过程，其中分子或原子通过化学或静电（物理）力（或两者）物理吸引并聚集在内表面上。

表观密度：通常以g / cm3（g / ml）或磅/立方英尺为单位。  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，如果去除了所有孔隙）通常在2.0到2.1 g / cm3（125-130 lbs / ft3）之间。  但是，活性炭样品的很大一部分由颗粒内部和之间的空隙组成，因此实际操作（表观）密度较低，通常为0.4至0.5 g / cm3（25-31 lbs / ft3）。  较高的表观密度可提供较大的体积活度，并且在比较相同的原料时通常表示质量更好的活性炭。  它还可以指示不同的原材料（例如烟煤vs.褐煤vs.木材）。

化学吸附（化学吸附）：被吸附物与固体表面的结合，涉及表面和被吸附物之间的化学反应。  在吸附剂表面产生新的化学键。  例子包括非常明显的宏观现象，例如腐蚀以及与多相催化作用有关的微妙影响。  被吸附物与基材表面之间的强相互作用产生了新型的电子键。  在去除有机物的一个例子中，有机化合物首先吸附到碳的内表面/吸附孔中，然后可以与碳中的浸渍剂反应，形成吸附性更高的物质或毒性较小并可以沿着床层离开床层的物质。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碘浓度的滤液平衡时，一克碳吸附的碘量（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。

清除机制

活性炭可根据应用程序执行多种功能：

•吸附：去除液体， 蒸气或气体中的杂质；活性炭最常见的应用

•还原：例如基于化学还原反应从水中去除氯和氯胺

•催化：催化许多化学转化，或作为催化剂（例如 贵金属）的载体

•生物质的载体：生物 过滤器中的支撑材料

在大多数应用中，活性炭通过吸附去除液体，蒸气或气体中的杂质。

活性炭通过氧化还原反应而不是通过吸附与氯发生化学反应，从而从水中除去氯。

应用领域

粉末状活性炭通常在反应罐中用作“成分”，以粉状或浆状形式进料，与过程流体中的污染物反应。  它也用于处理空气，例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，因为它具有表面积（例如粒度）和压降的最佳组合。

挤出的活性炭将粉末状的活性炭与粘合剂结合在一起，然后将其融合在一起，然后挤压成固定形状的活性炭块。  该块还可以包括特殊的吸附剂，例如沸石或用于特定应用的氧化过滤介质。  挤出的活性炭因其低压降，高机械强度和低粉尘含量而主要用于水处理和气相应用。  常见的应用是使用点筒式过滤器。

使用活性炭的行业包括：

水处理：活性炭的最大用途是在水的净化和饮用水处理中。  它用于各种水处理行业，包括市政供水处理，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（包括房屋，制造设施和手术室）中潜在的有害，对环境有害或难闻的气味。

食品和饮料：食品和饮料行业使用活性炭作为各种过程的一部分，例如糖的脱色，纯化有机化合物，除氯，纯化CO2，脱咖啡因和许多其他实践。

工业：活性炭被用作许多工业应用的催化剂。天然气加工，天然气储存和输送，金矿回收，药物提纯和许多其他实践。

医疗：活性炭可以在世界上几乎每家医院，诊所或医生办公室找到。  仅用于列举几种应用，它被用作毒物处理，气味控制，过滤，呼吸面罩和伤口敷料。