摘要：综述了活性炭在环境保护领域的应用现状，主要有水处理、粉尘和废气的处理，并展望了活性炭吸附技术应用的前景和发展趋势。
1 概述
活性炭是一种绿色环保吸附材料，能够更广泛地应用到垃圾焚烧、室内空气净化、高速公路隧道以及大城市交通过密地区的空气治理等新领域。活性炭材料具有独特的孔隙结构和表面活性官能团，化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水和有机溶剂，使用失效后可以再生，广泛地应用于环保、化工、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化学防护等各领域。
2 活性炭国内外应用现状
由于活性炭对水中微量有机污染物具有优良的吸附特性，早在20年代末30年代初国外就开始用粉状活性炭去除水中的臭和味，1930年第一个使用粒状活性炭吸附池除臭的水厂建于美国费城。在20世纪60年代末70年代初，由于煤质粒状炭的大量生产和再生设备的问世，发达国家开展了利用活性炭吸附去除水中微量有机物的研究工作，对饮用水进行深度处理。在20世纪60年代末70年代初粒状活性炭净化的装置在美国、欧洲、日本等国陆续建成投产。美国以地面水为水源的水厂已有90％以上采用了活性炭吸附工艺。目前世界上有成百座用粒状炭吸附的水厂正在运行。
我国在20世纪60年代末期，开始利用活性炭去除受污染的水源水的除臭、除味。目前我国活性炭在空气净化、水处理等领域应用较多，并呈现出应用量增长的趋势。随着环保力度的不断加大，活性炭需求量不断增长，出口量也不断上升。有关数据表明，目前中国活性炭企业已发展到400多家，活性炭年生产能力50万吨，已经超过美国、俄罗斯、日本，居世界第一位。专用高档炭如高比表面积炭、高苯炭、纤维炭已渗透到航天、电子、通讯、能源、生物工程和生命科学等领域。
3 活性炭在日常生活中的应用
3.1 防毒面具中的应用
活性炭用于防毒面具始于第一次世界大战，并且成了推动当时活性炭工业发展的重要因素。但由于气体和蒸汽状化学毒剂的种类多，分子结构和特性各异，单一的作用难以达到全面滤毒的目的，目前世界各国均将活性炭分别浸渍铜、银、锌等金属氧化物以及吡啶、皮考啉等制成专用活性炭—— 催化剂。
3.2 烟气治理中的应用
煤炭燃烧在我国能源构成中占有很大的比例，而煤燃烧过程中排放出的SO2和NOx（NO和N2O)是主要的大气污染物，所以烟气污染是我国亟需解决的环境问题。在纷繁复杂的治理技术中，活性炭材料脱硫脱硝因其处理效果好、投资运行费用低、实现“资源化”、且易于再生利用等优点而引人注目。尤其是改性后的活性炭材料其脱硫脱硝性能远远好于普通的活性炭材料。
SO2是主要的大气污染物，是造成“酸雨”的主要原因，活性炭吸附法脱硫得到了广泛的应用。但是，单一的活性炭脱硫，速度慢，效率低。提高活性炭脱硫的性能，改性活性炭引起重视，它能克服普通活性炭的某些缺点和限制，被认为是有前景的脱硫剂之一。氨由于其较小的分子量并有极性，而较难被吸附，因此，为了取得较好的吸附效果，国内外学者研制了数种改性活性炭。结果表明，以亚铁盐和铜盐配方处理的活性炭对其有很好的吸附性能。
3.3 水处理中的应用
3.3.1 水质净化
活性炭在净化给水方面不仅对色、嗅去除效果良好，而且对合成洗涤剂ABS、三卤甲烷(THMs)、卤代烃、游离氯也有较高的吸附能力，也能有效地去除几乎无法分解的氨基甲酸酯类杀虫剂等。活性炭能有效地去除水中的游离氯和某些重金属（如Hg、Sb、Sn、Cr）且不易产生二次污染，常用于家庭用水及饮用水的净化处理工艺中。
3.3.2 污水处理
活性炭在废水处理方面的主要优点是处理程度高、出水水质稳定。与其他方法配合使用可获得质量很高的出水水质，甚至达到饮用水标准。
刘红等发现，Fe2+的催化效果明显优于Cu2+，焦化废水在经3g／L的活性炭吸附后，再以1.5L的 H2O2、0.4g／L的Fe2+进行催化氧化，COD总去除率可达96.3%。宋志文等采用生物活性炭法处理低浓度甲醇废水，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，处理效果明显好于树脂和单纯活性炭吸附。在其较佳运行条件下，当甲醇的质量浓度为11.3～23.1mg／L时，去除率大于90％。陈颖等用载镍活性炭对含活性红X—3B废水进行处理，去除率能达到98.74％以上，较不加金属的活性炭去除率提高30％。Xie xiang等也研究发现，活性炭经硝酸改性后再负载硝酸铜进行二次活化制备高性能活性炭，可使硝酸铜的催化性能得到进一步的提升。活性炭单独使用也有特殊的效用。A.Fortuny等研究发现，活性炭在催化湿式氧化传统污水厂不能处理的含酚废水方面是有希望的替代品。在与其他金属催化剂的240h对比测试中，不负载任何金属的活性炭表现出最高的酚转化能力。研究表明，低灰分（质量分数3.75％）活性炭在酚的湿式氧化中有催化效应。在转化酚的过程中，炭因烧失而逐渐消耗且炭表面积也减少了，这是其酚转化能力从100％下降到10d后的48％的原因。目前科学家正重点研究寻找合适的酚氧化条件，以避免炭的消耗。
3.3.3 有机工业废水处理
由于活性炭对水中的有机物具有较强的去除能力，对一些难以被生物降解的有机物更有独特的去除效果，因而被用于制革废水处理、造纸染料、化工废水处理、焦化废水处理及其它有机废水处理中。Tomaszewska等研究了Mavmee河中的有机污染物后指出：常规的处理方法不能有效地去除河水中的一些杀虫剂等物质，而活性炭则有较好的去除效果，在河水中投入10mg/L的活性炭可以将引起臭味的土臭素（Geosmin）和2－甲基异茨酸（MIB）从66mg/L降到2mg/L。
3.3.4 无机工业废水处理
某些活性炭对于废水中无机重金属离子具有一定的选择吸附能力。如颗粒状活性炭对于Ag、Pd、Cd 等离子的吸附去除率可达85%以上。对其他金属离子如锑、铋、锡、汞、钴、铅、镍、铁等均具有良好的吸附能力。
4 发展前景
传统的炭材料为粉状或颗粒状活性炭，随着研究的深入，出现了许多新型炭材料，有的已经在环境工程中得到了应用。甚至在作为环境相容材料，在仿生材料、绿色包装、生态建材等方面也极具前景。随着人类环保意识的增强和绿色化学的提出，活性炭纤维的研究与应用受到了各国研究人员的密切关注。在环境保护、电子工业、化工、低成本SiC纤维、医疗卫生、劳动防护等领域有广泛的应用前景。