活性碳，是一種具有多孔結(jié)構(gòu)和大的內(nèi)部比表面積的材料。由于其大的表面積、微孔結(jié)構(gòu)、高的吸附能力和很高的表面活性而成為獨(dú)特的多功能吸附劑，且其價(jià)廉易得，部分還可再生活化，同時(shí)它可有效去除廢水、廢氣中的大部分有機(jī)物和某些無機(jī)物，所以它被世界各國(guó)廣泛地應(yīng)用于污水及廢氣的處理、空氣凈化、回收稀有金屬及溶劑等環(huán)境保護(hù)和資源回收等領(lǐng)域。  活性碳分為粒狀活性碳、粉末活性碳及活性碳纖維，但是由于粉末活性碳有二次污染且不能再生賦活而被限制利用。  

　　粒狀活性碳(GAC-granular activated carbon)  GAC的85％~90％用于水處理和氣體吸附處理，它的粒徑為500~5000μm， GAC的孔結(jié)構(gòu)一般是具有三分散態(tài)的孔分布，既具有按國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)會(huì)（IUPAC）分類的孔徑＞50nm的大孔，也有2.0~50nm 的中孔（過渡孔） 和＜2.0nm的微孔。  

　　由于GAC的孔狀結(jié)構(gòu)所致，它的吸附速度較慢，分離率不高，特別是它的物理形態(tài)使其在應(yīng)用和操作上的有諸多不便，限制了GAC的應(yīng)用范圍。 

　　活性碳纖維（ACF- activated carbon）  ACF是繼粉狀與粒狀活性碳之后的第三代活性碳產(chǎn)品。70年代發(fā)展起來的活性碳纖維是隨著碳纖維工業(yè)發(fā)展起來的一種新型、高效的吸附劑。  活性炭纖維的特點(diǎn)  ACF是多孔碳家族中具有獨(dú)特性能的一員，與傳統(tǒng)的粒狀活性碳（GAC）相比，ACF具有以以下特點(diǎn)：
　?、貯CF與GAC的孔結(jié)構(gòu)有很大的差異，如圖1和圖2所示。ACF的孔分布基本上呈單分散態(tài)，主要由小于2.0nm的微孔組成，且孔口直接開口在纖維表面，其吸附質(zhì)到達(dá)吸附位的擴(kuò)散路徑短，纖維直徑細(xì)，故與被吸附物質(zhì)的接觸面積大，增加了吸附幾率，且可均勻接觸。  

　　②比表面積大， 最大可達(dá)2500㎡/g， 約是GAC的10~100倍： 吸附容量大， 約是GAC的1.5~100倍；吸附能力為GAC的400倍以上；吸附、脫附速度快，ACF對(duì)氣體的吸附數(shù)10秒至數(shù)分鐘可達(dá)平衡。  

　?、跘CF孔徑分布范圍窄， 絕大多數(shù)孔徑在 100?以下，GAC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有微孔、過渡孔和大孔之分， 而ACF的結(jié)構(gòu)只有微孔及少量的過渡孔，沒有大孔，并且孔徑均勻， 分布比較狹窄，為0.1~1nm，這是ACF吸附選擇性較好的原因。  
　?、蹵CF不僅對(duì)高濃度吸附質(zhì)的吸附能力明顯，對(duì)低濃度吸附質(zhì)的吸附能力也特別優(yōu)異，如當(dāng)甲苯氣體含量低到10ppm 以下時(shí)，ACF還能對(duì)其吸附，而GAC必須高于100ppm 時(shí)方能吸附。  
　?、菽蜔?、耐酸堿；具有很強(qiáng)的氧化還原特性，可將高價(jià)金屬離子還原為低價(jià)態(tài)。 

活性碳纖維和粒狀活性碳的孔結(jié)構(gòu)模型

　?、摅w積密度小，濾阻小，約是GAC的1/3 ?？晌秸扯容^大的液體物質(zhì)，且動(dòng)力損耗小。而且ACF易再生， 工藝靈活性大（ 可制成紗、布、氈和紙等多種制品）；以及不易粉化和沉降等特征， 這些特征有利于吸附和脫附，使得ACF對(duì)各種有機(jī)化合物具有較大的吸附量和較快的吸、脫附速度。  吸附劑的吸附性能由吸附劑的比表面積、吸附劑的孔隙直徑來決定，其吸附性能的值log[(C0－C)/C]可由下式計(jì)算求得：[(C0－C)/C]＝0.0064S-0.123D-0.935 式中：C0－初始濃度；  C－平衡濃度；  S－吸附劑的比表面積(㎡/g) D－吸附劑的孔隙直徑(nm)                      

圖2 活性碳纖維和粒狀活性碳的孔徑分析 

　　ACF與GAC的孔徑分布   由上式可見，吸附劑的比表面積越大吸附能力也越大，吸附劑的孔隙直徑越小具有的吸附能力越大?；钚蕴祭w維最顯著的特點(diǎn)是具有發(fā)達(dá)的比表面積（1000㎡/g ~3000㎡/g）和豐富的微孔，微孔的體積占總孔體積的90％以上，微孔直徑約10?左右，故其吸附能力大。它對(duì)硫醇類惡臭氣味化合物及苯酚和亞甲基蘭等離子具有特殊的吸附能力，且其表面具有疏水性，對(duì)水蒸氣吸附親和性小，對(duì)空氣中的有害氣體、臭氣，特別是有機(jī)化合物具有較高的去除效率，適于吸附和脫附頻繁的廢水處理和空氣凈化等。ACF被認(rèn)為是21世紀(jì)最優(yōu)秀的環(huán)境材料之一。在氣體和液體凈化，有害氣體及液體吸附處理等方面得到廣泛應(yīng)用。  
　　ACF是非常有發(fā)展前途的高效吸附材料，無論污染物質(zhì)是微量級(jí)還是高濃度，都可采用ACF進(jìn)行吸附處理，達(dá)到滿意效果，在很多領(lǐng)域中都將取代粒狀活性碳。