活性炭在适当的条件下经过强氧化剂处理，可以提高其表面酸性基团的相对含量，增加表面极性，从而增强其对极性化合物的吸附能力。常用的氧化剂有 HNO₃、H2O2等。实验研究，通过对活性炭进行强氧化表面处理后，对11种不同气体和蒸汽进行吸附，结果表明，改性活性炭对苯、乙胺等的吸附容量大大降低，主要是因为活性炭表面经过强氧化后缺失了大量的微孔;而对氨水和水的吸附能力却大大增强，这主要是因为活性炭表面氧化物的增加。因此，随着活性炭表面氧化物的增加，其对极性分子的化学吸附也增强。
通过还原剂对活性炭进行表面还原处理，可以提高活性炭表面碱性基团的相对含量，增加表面的非极性，提高活性炭对非极性物质的吸附能力。常用的还原剂有 H2、N2、NaOH等。表面还原后的活性炭，在对染料处理时表现出不一样的特性。对于阴离子染料，活性炭表面碱度和吸附效果间有着密切的联系，吸附机理是活性炭表面无氧Lewis碱位与被吸附染料的自由电子的交互作用。而对于阳离子染料，活性炭表面的含氧官能团起到了积极的作用，可是经过热处理的活性炭依然对阳离子染料有良好的吸附效果，这说明静电吸附和色散吸附是两种相当的吸附机制
通过液相沉积的方法可以在活性炭表面引入特定的杂原子和化合物，利用这些物质与吸附质之间的结合作用，增加活性炭的吸附能力。在液相沉积时，浸渍剂的种类是影响活性炭吸附效果的主要因素。针对不同的吸附质，可以采用不同的浸溃剂对活性炭进行处理，以得到良好的吸附效果。
值得注意的是，在对活性炭进行表面官能团的改性时，也伴随着活性炭表面化学性质的变化。其表面积、孔容积以及孔径分布都会有一定的变化，这也会影响活性炭的吸附。所以，在进行表面官能团的改性时，针对不同的吸附条件和吸附质采取不同的改性，要综合考虑物理结构和化学结构双重变化引起的影响[33.34]。
吸附质
活性炭的吸附效果跟吸附质本身的性质有着很大的关联性。通常，在不考虑活性炭自身孔径结构对大分子的“筛滤”作用时，由于大分子物质吸附能较高，所以大分子物质更易被吸附。对于水体中的小分子有机物，分子量大的更易被活性炭吸附。
对于挥发性有机化合物，分子量越大，其去除率就越高，而可提取有机物则恰恰相反，其吸附效果是随着分子量的减小而增强。这是由于挥发性有机化合物的极性较小，而可提取的有机化合物的极性比较大，由于活性炭本身的性质，可以将其看做一个非极性吸附剂，所以更易吸附水中的非极性物质而不易
活性炭基本上是非结晶性碳，它由微细的石墨状微晶和将它们连接在一起的碳氢化合物部分组成。活性炭初的原料如木材、煤等，经炭化、活化等过程后，活性炭中部分碳原子之间已形成了微晶碳(活性炭的基本结晶)，但是其面网结构却没有采取石墨那样规则性的积层结构，而是形成图1-1(b)那样的乱层结构。除微晶碳外，活性炭前驱体经炭化、活化等过程后仍然有部分未晶化的碳，活性炭被认为是由微晶群和其他未组成平行层的单个网状平面以及无规则碳组成的多相物质。
目前，在X射线衍射分析的基础上，已发现活性炭的微晶碳有两种不同的结构，一种是类石墨结构的微晶碳，其大小随炭化温度而变化，大小约由三个平行的石墨层所组成，其宽度约为一个碳六角形的九倍，它与石墨相比，微晶碳中平面面网之间排列不整齐，称为“乱层结构”，与石墨结构的比较如图1-1所示;另外一种微晶碳是由于石墨网结构之间的轴向不同，面网之间的间距也不整齐，或石墨层间扭曲，可能因杂原子(如氧、氮等)的进入而稳定，碳六面网被空间交联而形成无序的结构。Riley认为，在大部分碳材料中(包括活性炭)均含有这两种结构类型，而活性炭的终特性则取决于它是以哪种类型的结构为主。
富兰克林把除金刚石以外的碳素物质分为容易石墨化的易石墨化碳素和难
制备活性炭物理法通常指气体活化法，是以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO2、N₂等的混合气)、CO:或空气等作为活化气体，在800~1000℃的高温下与已经过炭化的原材料接触进行活化的过程。在这个过程中，具有氧化性的活化气体在高温下侵蚀炭化料的表面，使炭化料中原有闭塞的孔隙重新开放并进一步扩大，某些结构因选择性氧化而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，终得到活性炭产品。由于物理法通常采用气体作为活化剂，工艺流程相对简单，产生的废气以CO2和水蒸气为主，对环境污染小，而且终得到的活性炭产品比表面积高，孔隙结构发达，应用范围广，因此在活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。下面对物理活化法的机理、工艺流程、装置设备及国内外发展现状等进行具体阐述。
原料炭化
物理法制备活性炭需要先将原料在400~600℃下进行炭化处理，使原料中碳元素以外的主要元素(氢、氧等)以气体形式脱除，通过CO:、CO 的形式也可使一部分碳元素释放出去，残留的碳元素则多数以类似石墨的碳微晶形态存在。然而和石墨晶体不同的是，这些碳微晶的排列是杂乱无章的，因此形成了具有活性炭原始形态的结构。但是仅仅经过炭化处理，碳微晶的周围以及碳微晶之间的缝隙仍被热解所产生的焦油或者无定形碳堵塞，因此需要进一步活化处理，除去这些堵塞孔隙的物质才能得到具有发达孔隙结构的活性炭。
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