近年来,随着我国工农业生产和经济建设的快速发展,环境污染事故频频发生，同时我国还接连遭受了数起不可抗拒的自然灾害，使人们生存环境和身体健康受到了影响。作为环境污染的保护对策之一，欧美等国通常采用活性炭吸附作为治理手段，我国在活性炭应用于环保方面还相对滞后。随着2005年的松花江污染、2007年的太湖污染到2008年的四川地震、唐家山堰塞湖水污染等重大事故的救治中最终采用了活性炭净化处理，我国已逐渐将活性炭认可为保护环境安全的必要手段，这对我国活性炭快速发展成为重要的工业产品具有转折性的意义，同时也代表着我国已经进入”碳素材料的世纪”。

从20世纪80年代末开始，我国一直是美国最大的活性炭输出国，主要输出中、低档活性炭产品，因此，美国的活性炭市场需求与我国活性炭产业发展关系十分密切。与此同时，美国又是世界上最大的活性炭生产国和消费国之一。而日本是世界活性炭使用仅次于美国的国家，位居全球第2。日本也是活性炭主要进口国，进口数量逐年增加，其中2009年进口量比2002年进口量增加19%，近年仍在持续增长，而其近5年活性炭进口量的增长主要是由于从中国进口的活性炭数量增加而引起的。对我国来说，活性炭出口量一直以较快的速度增长，到2011年，我国活性炭出口量已经达到24万吨。随着美国等发达国家对燃煤火力发电厂汞排放量的进一步控制，作为重要的吸附材料，国外对活性炭的需求还会进一步增加^[1-3]。工业发达国家近几年活性炭的应用表明环保问题是推动活性炭生产发展及消费量增加的主要推动力，而且在今年几年内内环保问题仍然是活性炭生产及消费的主要推动力^[4]_，所以对活性炭的研究应是我国持续关注的问题。

活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的孔隙构造和巨大的比表面积。它是从各种含炭丰富的材料如木材，煤，褐煤和椰子壳等为原料经炭化和活化制成^[5]。活性炭化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好的吸附性能，所以广泛应用在食品脱色、挥发性有机气体处理、生活污水、工业废水处理等方面。蔡道飞研究活性炭对正己烷和正庚烷的吸附，比表面积越大吸附性能越好。冯全芬等人研究了颗粒活性炭对黄磷化工渗滤液中有机物的吸附容量、吸附热力学和动力学。陈宝等研究了活性炭对迷迭香多糖脱色，研究发现活性炭用量1%，可以脱除82%的色度。活性炭吸附性能主要与活性炭孔隙的结构和孔表面的化学结构有关。表面化学性质决定了活性炭的化学吸附。化学性质主要由表面的化学官能团、表面杂原子和化合物决定，它们对不同的吸附质有明显的吸附差别。孔隙结构决定了物理吸附，孔的大小与吸附质分子尺寸有一定的匹配关系，当吸附质分子尺寸与吸附剂孔径相近或略小于孔径时吸附量最大。对活性炭改性主要是使炭材料表面的孔隙结构和化学基团发生变化，提高其性能。因此，对活性炭进行改性，丰富其孔隙，控制其表面性质，对提高活性炭的综合性能、延长其生命周期、增强其特定的吸附性以适应特殊用途，拓展其应用领域具有十分重要的作用。

1 活性炭改性的方法

活性炭表面化学性质的改变主要是通过一定的方法改变活性炭表面的官能团以及表面负载的离子和化合物，从而改变其表面的化学性质达到活性炭的吸附能力的提高^[6]。活性炭表面化学性质改性方法有4种：表面氧化法^[7]、表面还原法^[8]、负载原子和化合物法、酸碱法等。活性炭的结构特性主要体现在微孔体积、比表面积和微孔分布等指标上。普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布不足、比表面积小和吸附性能差等特点。活性炭的物理吸附的原理是利用活性炭孔直径远大于、大于或约等于吸附质分子的特点，使吸附质分子进入活性炭表面的孔内，从而吸附去除吸附质分子^［9］ 。为了增强其吸附能力，有必要对其结构进行改性，增大其比表面积和孔容积，改善其孔径分布。物理结构改性可分为2种：微波辐射改性和超声波改性。

1.1活性炭的表面化学改性

1.1.1表面氧化法

活性炭在适当条件下经过氧化剂进行表面处理，以提高酸性基团的含量，可以增强对极性物质的吸附能力。氧化剂不同，改性后表面所含官能团的种类和数量也不同，一般氧化程度越高，含氧官能团越多^[10]。常用的氧化剂有：HNO₃^[11]、HClO、H₂SO₄、Cl₂、H₂O₂^[12]、(NH4)S₂O₈^[13]等

1.1.2表面还原法

活性炭表面在适当温度下通过用还原剂对表面官能团进行还原改性，提高碱性基团的相对含量，增强表面的非极性，从而提高活性炭对非极性物质的吸附能力。常用的还原改性方法是通过H₂和N₂等惰性气体对活性炭进行的高温处理得到含量较多碱性基团^[14]和在NO₃#183;H₂0水中的浸渍处理得到含量丰富的含氮官能团^[15]。