應(yīng)用領(lǐng)域

　　(1)處理含油污水

　　吸附法進(jìn)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(jī)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(duì)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(jí)處理的最后一級(jí)處理，出水含油質(zhì)量濃度可降至0.1～0.2mg/L 。 [6]

　　由于活性炭對(duì)水的預(yù)處理要求高，而且活性炭的價(jià)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(dá)到深度凈化的目的。 煉油廠含油廢水，先經(jīng)隔油、氣浮和生物處理，再經(jīng)砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0.1 mg/L(經(jīng)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(fù)雜、水質(zhì)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(diǎn)，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(nèi)外都有研究，但大多數(shù)是和其它工藝耦合，活性炭吸附多用于深度處理或?qū)⒒钚蕴孔鳛檩d體和催化劑，單獨(dú)使用活性炭處理較高濃度染料廢水的研究很少。

　　活性炭對(duì)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(duì)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(shù)≤50倍，COD<50mg/L，達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。 

　　(3)處理含汞廢水

　　重金屬污染物中以汞的毒性最大，當(dāng)汞進(jìn)入人體內(nèi)，就會(huì)破壞酶和其它蛋白質(zhì)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(xué)沉淀法處理，處理后含汞約1mg/L，高時(shí)可達(dá)2~3mg/L，然后再用活性炭做進(jìn)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(tuán)如羥基(-OH)、羧基(-COOH)等，它們都有靜電吸附功能，對(duì)六價(jià)鉻產(chǎn)生化學(xué)吸附作用，能有效地吸附廢水中的六價(jià)鉻，吸附后的廢水可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。 [6]

　　利用活性炭處理含鉻廢水是活性炭對(duì)溶液中六價(jià)鉻的物理吸附、化學(xué)吸附、化學(xué)還原等綜合作用的結(jié)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(fèi)用低，有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，用活性炭處理含鉻廢水已得到廣泛應(yīng)用。 [6]

　　(5)催化和負(fù)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?yàn)榫哂胁伙柡玩I，所以表現(xiàn)出類似結(jié)晶缺陷的功能。活性炭因?yàn)榻Y(jié)晶缺陷的存在而被作為催化劑廣泛應(yīng)用，同時(shí)，因?yàn)槠渚哂写蟮谋缺砻娣e及多孔結(jié)構(gòu)，活性炭還被廣泛用作催化劑載體。 [8]

　　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(zhì)的條件下改變活性炭表面化學(xué)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(xué)所發(fā)揮的作用。結(jié)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(cè)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(dāng)光催化劑和光誘導(dǎo)反應(yīng)物可以有效消除雜質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響，體系中羥基自由基和超氧陰離子自由基的獲得遠(yuǎn)高于單純采用光輻射。這為發(fā)展自由基化學(xué)和尋找新的自由基反應(yīng)提供了新的可能。 [8]

　　活性污泥因?yàn)槌煞謴?fù)雜，導(dǎo)致其厭氧腐化過程緩慢。有學(xué)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(chǎn)率提高了17.4%，同時(shí)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(duì)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(xiàn)出改性活性炭催化劑的巨大應(yīng)用潛能。有研究表明采用粒狀活性炭負(fù)載臭氧體系使腐殖酸的催化氧化率達(dá)到48.1%，為腐殖酸的降解提供了新的途徑。通過活性炭負(fù)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(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性，同時(shí)具有相對(duì)較低的檢出限和較寬的檢測(cè)范圍。 [8]

　　(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(diǎn);同時(shí)，活性炭也被用于血液凈化和癌癥治療等。結(jié)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(jié)腸直腸癌患者淋巴結(jié)檢測(cè)次數(shù)。活性炭纖維具有兩種特性：一是吸附性能;二是遠(yuǎn)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(shù)月內(nèi)傷口沒有任何不良反應(yīng)。有學(xué)者以椰殼活性炭為載體負(fù)載加替沙星，結(jié)果表明，其對(duì)加替沙星負(fù)載能力較好，可以用作加替沙星的緩釋載體。對(duì)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(xiàn)出非常低的細(xì)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(xué)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(jié)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。 [8]

　　(7)用于超級(jí)電容器電極

　　超級(jí)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(dá)及容易制備等優(yōu)點(diǎn)，成為了超級(jí)電容器最早應(yīng)用的碳質(zhì)電極材料。可通過對(duì)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(qū)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(dá)214F·cm-3，是一種有發(fā)展前途的超級(jí)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(jié)構(gòu)，用其作為超級(jí)電容器電極，以KOH水溶液作為電解液，比電容高達(dá)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(xiàn)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(wǎng)格骨架構(gòu)成的多孔空心結(jié)構(gòu)，將這種特殊的活性炭用作超級(jí)電容器電極，其比電容高達(dá) 244F·g-1，充電放電10000次后電容無衰減。 

　　(8)用于儲(chǔ)氫

　　常用儲(chǔ)氫方法有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、液化儲(chǔ)氫、金屬合金儲(chǔ)氫和有機(jī)液體氫化物儲(chǔ)氫、炭材料儲(chǔ)氫等，其中炭材料主要有超級(jí)活性炭、納米碳纖維以及碳納米管等，而超級(jí)活性炭因?yàn)樵县S富、比表面積大、表面化學(xué)性能修飾、儲(chǔ)氫量大、解吸速度快、循環(huán)使用壽命長以及容易產(chǎn)業(yè)化受到廣泛關(guān)注。有學(xué)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(jí)活性炭材料，其在室溫298K、中等壓強(qiáng)8MPa條件下，對(duì)氫的吸附量可達(dá)0.95%。 

　　21世紀(jì)以來，類似于金屬-有機(jī)框架的多孔固體材料為氫的吸收儲(chǔ)存開辟了新的發(fā)展方向。有學(xué)者在溫和條件下將活性炭引入到金屬-有機(jī)框架材料中，合成了具有高比表面積的活性炭-金屬-有機(jī)框架混合材料，在77K、10 MPa條件下，對(duì)氫的吸附量從8.2%提高到了13.5%。控制超級(jí)活性炭制備工藝，得到適宜儲(chǔ)氫的比表面積和孔徑大小及分布，進(jìn)而進(jìn)行表面修飾，在室溫及中等壓強(qiáng)下，提高儲(chǔ)氫量是超級(jí)活性炭儲(chǔ)氫研究及應(yīng)用的關(guān)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(yùn)行費(fèi)用低、實(shí)現(xiàn)資源化、且易于再生利用等優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)和限制，被認(rèn)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(duì)氨有很好的吸附性能。