應用領域

（1）處理含油污水

吸附法進行油水分離是利用親油性材料，吸附廢水中的溶解油及其它溶解性有機物。最常用的吸油材料是活性炭，可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。由于活性炭對油的吸附容量有限（一般為30～80mg/g)），成本高，再生困難，通常只用作含油廢水多級處理的最后一級處理，出水含油質量濃度可降至0.1～0.2mg/L 。 

由于活性炭對水的預處理要求高，而且活性炭的價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達到深度凈化的目的。 煉油廠含油廢水，先經隔油、氣浮和生物處理，再經砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0.1 mg/L（經生物處理后）降至0.005mg/L，含氰量從0.19mg/L降至0.048mg/L，COD從85mg/L 降至18mg/L。 

（2）處理染料廢水

染料廢水成分復雜、水質變化大、色度深、濃度大，處理困難。處理方法主要有氧化、吸附、膜分離、絮凝、生物降解等。這些方法各有優(yōu)缺點，其中活性炭能有效地去除廢水的色度和COD。活性炭處理染料廢水在國內外都有研究，但大多數是和其它工藝耦合，活性炭吸附多用于深度處理或將活性炭作為載體和催化劑，單獨使用活性炭處理較高濃度染料廢水的研究很少。 

活性炭對染料廢水有良好的脫色效果。染料廢水的脫色率隨溫度的升高而增加，而pH值對染料廢水的脫色效果沒有太大的影響。在最佳吸附工藝條件下，酸性品紅、堿性品紅廢水的脫色率均>97%，出水的色度稀釋倍數≤50倍，COD<50mg/L，達到國家一級排放標準。 

（3）處理含汞廢水

重金屬污染物中以汞的毒性最大，當汞進入人體內，就會破壞酶和其它蛋白質的功能并影響其重新合成。活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學沉淀法處理，處理后含汞約1mg/L，高時可達2~3mg/L，然后再用活性炭做進一步的處理。 

（4）處理含鉻廢水

活性炭表面存在大量的含氧基團如羥基（-OH）、羧基（-COOH）等，它們都有靜電吸附功能，對六價鉻產生化學吸附作用，能有效地吸附廢水中的六價鉻，吸附后的廢水可達到國家排放標準。 

利用活性炭處理含鉻廢水是活性炭對溶液中六價鉻的物理吸附、化學吸附、化學還原等綜合作用的結果。活性炭處理含鉻廢水，吸附性能穩(wěn)定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。因此，用活性炭處理含鉻廢水已得到廣泛應用。 

（5）催化和負載催化劑

石墨化炭和無定型炭是活性炭晶型的組成部分，因為具有不飽和鍵，所以表現出類似結晶缺陷的功能。活性炭因為結晶缺陷的存在而被作為催化劑廣泛應用，同時，因為其具有大的比表面積及多孔結構，活性炭還被廣泛用作催化劑載體。 

采用γ射線處理商品活性炭，此過程可以在不影響活性炭物理性質的條件下改變活性炭表面化學特性。通過紫外線輻射和模擬太陽光輻射研究了光催化中活性炭表面化學所發(fā)揮的作用。結果表明，無論是紫外線還是模擬太陽光輻射，活性炭都可以發(fā)揮光催化作用。通過測定紫外線/活性炭和模擬太陽光/活性炭體系中羥基自由基和超氧陰離子自由基表明，由活性炭充當光催化劑和光誘導反應物可以有效消除雜質對反應的影響，體系中羥基自由基和超氧陰離子自由基的獲得遠高于單純采用光輻射。這為發(fā)展自由基化學和尋找新的自由基反應提供了新的可能。 

活性污泥因為成分復雜，導致其厭氧腐化過程緩慢。有學者將粒狀活性炭用于活性污泥的厭氧腐化，使活性污泥腐化過程中甲烷產率提高了17.4%，同時使活性污泥腐化率提高了6.1%。另外在活性炭表面引入-SO3H，對合成甲基叔戊基醚過程有催化作用，該催化劑制備方便，催化活性高且不易分解，體現出改性活性炭催化劑的巨大應用潛能。有研究表明采用粒狀活性炭負載臭氧體系使腐殖酸的催化氧化率達到48.1%，為腐殖酸的降解提供了新的途徑。通過活性炭負載氧化鋁作為改性活性炭糊電極用于苯酚的電催化氧化研究，表現出了較好的穩(wěn)定性和可重復使用性，同時具有相對較低的檢出限和較寬的檢測范圍。 

（6）臨床醫(yī)用

活性炭由于其良好的吸附性能，可用于急性臨床胃腸解毒急救，其具有不被胃腸道吸收且無刺激性、可以直接口服、簡單便利等優(yōu)點；同時，活性炭也被用于血液凈化和癌癥治療等。結腸直腸癌是常見的惡性腫瘤。研究表明，以納米活性炭作示蹤劑可以有效增加結腸直腸癌患者淋巴結檢測次數。活性炭纖維具有兩種特性：一是吸附性能；二是遠紅外放射性能。將銀吸附在活性炭纖維上，用于治療慢性創(chuàng)面患者，在接受治療的數月內傷口沒有任何不良反應。有學者以椰殼活性炭為載體負載加替沙星，結果表明，其對加替沙星負載能力較好，可以用作加替沙星的緩釋載體。對選用撲熱息疼和布洛芬作為模型藥物，采用活性炭作為藥物載體的研究表明，活性炭顆粒表現出非常低的細胞毒性，該研究為活性炭作為無定型藥物載體提供了支持。有學者單純利用每日兩次直腸局部注入高活性粒狀活性炭來治療簡單的慢性肛瘺，結果表明，這種治療方法效果良好、安全性高，并且相較于其它治療方法，病人更容易接受，為慢性肛瘺的治愈提供了新的策略。 

（7）用于超級電容器電極

超級電容器主要由電極活性材料、電解液、集流體和隔膜等部分組成，其中電極材料直接決定著電容器性能的高低。活性炭具有比表面積大、孔隙發(fā)達及容易制備等優(yōu)點，成為了超級電容器最早應用的碳質電極材料。可通過對傳統(tǒng)活性炭的改性，制備新型及高性能的活性炭電極材料。以聚偏二氯乙烯為前驅體，只通過炭化處理而無需其它后處理制備出比表面積1200m2·g-1、孔容0.48cm3·g-1的多孔炭，其最高比電容為262F·g-1，電極密度在0.8g·cm-3左右，體積比電容可達214F·cm-3，是一種有發(fā)展前途的超級電容器電極材料。另有研究將廢棄茶葉炭化后再用KOH活化，制備了具有無定型特征的活性炭，其具有比表面積介于2245～2184m2·g-1的多孔結構，用其作為超級電容器電極，以KOH水溶液作為電解液，比電容高達330F·g-1，充電放電2000次后電容略有下降，為初始電容的92%，表現出良好的循環(huán)性能。若使用蓮花花粉作為碳源和自模板，CO2為活化劑制備活性炭微粒，制備的活性炭具有三維納米網格骨架構成的多孔空心結構，將這種特殊的活性炭用作超級電容器電極，其比電容高達 244F·g-1，充電放電10000次后電容無衰減。 

（8）用于儲氫

常用儲氫方法有高壓氣態(tài)儲氫、液化儲氫、金屬合金儲氫和有機液體氫化物儲氫、炭材料儲氫等，其中炭材料主要有超級活性炭、納米碳纖維以及碳納米管等，而超級活性炭因為原料豐富、比表面積大、表面化學性能修飾、儲氫量大、解吸速度快、循環(huán)使用壽命長以及容易產業(yè)化受到廣泛關注。有學者利用 CO2活化模板制備多孔碳，獲得了微孔介于0.7～1.3nm、中孔介于2～4nm、比表面積2829m2·g-1、孔容2.34cm3·g-1的超級活性炭材料，其在室溫298K、中等壓強8MPa條件下，對氫的吸附量可達0.95%。 

21世紀以來，類似于金屬-有機框架的多孔固體材料為氫的吸收儲存開辟了新的發(fā)展方向。有學者在溫和條件下將活性炭引入到金屬－有機框架材料中，合成了具有高比表面積的活性炭-金屬-有機框架混合材料，在77K、10 MPa條件下，對氫的吸附量從8.2%提高到了13.5%。控制超級活性炭制備工藝，得到適宜儲氫的比表面積和孔徑大小及分布，進而進行表面修飾，在室溫及中等壓強下，提高儲氫量是超級活性炭儲氫研究及應用的關鍵。 

（9）用于煙氣治理

活性炭材料在脫硫脫硝過程中，因其處理效果好、投資運行費用低、實現資源化、且易于再生利用等優(yōu)點而引人注目，但是，單一的活性炭脫硫，速度慢，效率低。在提高活性炭脫硫的性能的過程中，改性活性炭引起重視，它能克服普通活性炭的某些缺點和限制，被認為是最有前景的脫硫劑之一；另有研究表明，以亞鐵鹽和銅鹽配方處理的活性炭對氨有很好的吸附性能。