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(lái)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(guò)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(guó)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(méi)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(guó)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(guó)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(wú)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(guò)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(guò)紫外線輻射和模擬太陽(yáng)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(wú)論是紫外線還是模擬太陽(yáng)光輻射，活性炭都可以發(fā)揮光催化作用。通過(guò)測(cè)定紫外線/活性炭和模擬太陽(yáng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)刺激性、可以直接口服、簡(jiǎn)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(méi)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(wú)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(lái)治療簡(jiǎn)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(guò)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(guò)炭化處理而無(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng)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(lái)，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?jī)?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(guò)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(guò)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。