活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱。 ^[2] 

通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無定形炭。由固態(tài)碳質(zhì)物（如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等）在隔絕空氣條件下經(jīng)600～900℃高溫炭化，然后在400～900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進(jìn)行氧化活化后獲得。 ^[3] 

炭化使碳以外的物質(zhì)揮發(fā)，氧化活化可進(jìn)一步去掉殘留的揮發(fā)物質(zhì)，產(chǎn)生新的和擴(kuò)大原有的孔隙，改善微孔結(jié)構(gòu)，增加活性。低溫（400℃）活化的炭稱L-炭，高溫（900℃）活化的炭稱H-炭。H-炭必須在惰性氣氛中冷卻，否則會轉(zhuǎn)變?yōu)長-炭?；钚蕴康奈叫阅芘c氧化活化時氣體的化學(xué)性質(zhì)及其濃度、活化溫度、活化程度、活性炭中無機(jī)物組成及其含量等因素有關(guān)，主要取決于活化氣體性質(zhì)及活化溫度。

活性炭的含炭量、比表面積、灰分含量及其水懸浮液的pH值皆隨活化溫度的提高而增大?；罨瘻囟扔?，殘留的揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)愈完全，微孔結(jié)構(gòu)愈發(fā)達(dá)，比表面積和吸附活性愈大。 ^[3] 

活性炭中的灰分組成及其含量對炭的吸附活性有很大影響?；曳种饕蒏₂O、Na₂O、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、P2O₅、SO₃、Cl^-等組成，灰分含量與制取活性炭的原料有關(guān)，而且，隨炭中揮發(fā)物的去除，炭中的灰分含量增大。 ^[3] 

截止2007年，世界活性炭年產(chǎn)量達(dá)900kt，其中煤基(質(zhì))活性炭占總產(chǎn)量的2/3以上；而中國年產(chǎn)量已突破400kt，居世界首位，美國、日本等也是世界主要的活性炭產(chǎn)出國。 ^[4] 

根據(jù)活性炭的外形，通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規(guī)則形狀的破碎炭等。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多活性炭新品種，如炭分子篩、微球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。 ^[5] 

活性炭是由石墨微晶、單一平面網(wǎng)狀碳和無定形碳三部分組成，其中石墨微晶是構(gòu)成活性炭的主體部分?；钚蕴康奈⒕ЫY(jié)構(gòu)不同于石墨的微晶結(jié)構(gòu)，其微晶結(jié)構(gòu)的層間距在0.34～0.35nm之間，間隙大。即使溫度高達(dá)2000 ℃以上也難以轉(zhuǎn)化為石墨，這種微晶結(jié)構(gòu)稱為非石墨微晶，絕大部分活性炭屬于非石墨結(jié)構(gòu)。石墨型結(jié)構(gòu)的微晶排列較有規(guī)則，可經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為石墨。非石墨狀微晶結(jié)構(gòu)使活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，其孔隙結(jié)構(gòu)可由孔徑分布表征?；钚蕴康目讖椒植挤秶軐挘瑥男∮?nm到數(shù)千nm。有學(xué)者提出將活性炭的孔徑分為三類：孔徑小于2nm為微孔，孔徑在2～50nm為中孔，孔徑大于50nm為大孔。 ^[5] 

活性炭中的微孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上，在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右，是不能進(jìn)入微孔的較大分子的吸附位，在較高的相對壓力下產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚。大孔比表面積一般不超過0.5m²/g，僅僅是吸附質(zhì)分子到達(dá)微孔和中孔的通道，對吸附過程影響不大。 ^[5] 

活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)，活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)?；钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理（孔隙）結(jié)構(gòu)，而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中，炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵，能與諸如氧、氫、氮和硫等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團(tuán)，這些表面基團(tuán)的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。X 射線研究表明，這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣，產(chǎn)生含氧、含氫和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時，這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)?；钚蕴勘砻婊鶊F(tuán)分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團(tuán)有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、苯酚等，可促進(jìn)活性炭對堿性物質(zhì)的吸附；堿性表面官能團(tuán)主要有吡喃酮（環(huán)酮）及其衍生物，可促進(jìn)活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。 ^[5] 

磷酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團(tuán)為主 ，對堿性物質(zhì)吸附較好；KOH、K₂CO₃等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團(tuán)為主，適合于吸附酸性物質(zhì)；而采用CO₂、H₂O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團(tuán)總體呈中性。 ^[5] 

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說，顆粒越小，孔隙擴(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標(biāo)。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的，吸附速度是指單位時間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中，吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時間。 ^[6] 

活性炭發(fā)生的主要是物理吸附，大多數(shù)是單層分子吸附，其吸附量與被吸附物的濃度服從朗格繆爾單分子層吸附等溫方程 ：

式中：

（覆蓋度）—— 一定溫度下，吸附分子在固體表面上所占面積占表面總面積的分?jǐn)?shù)；

——吸附質(zhì)在氣相的分壓；

——吸附與脫附的速度之比；

——?dú)怏w在固體表面上的吸附量。 ^[6] 

中國國家標(biāo)準(zhǔn)將活性炭按照兩部分進(jìn)行分類：一部分按制造使用的主要原材料，另一部分按制造使用的原材料及對應(yīng)的產(chǎn)品形狀組合分類。
活性炭按制造使用的主要原材料分為四類：煤質(zhì)活性炭、木質(zhì)活性炭、合成材料活性炭和其他類活性炭。按制造使用主要原材料及對應(yīng)的產(chǎn)品形狀組合分類分為16種類型。其中，煤質(zhì)活性炭分為：柱狀煤質(zhì)顆?；钚蕴?、 破碎煤質(zhì)顆?；钚蕴?、粉狀煤質(zhì)顆?；钚蕴?、球形煤質(zhì)顆?；钚蕴俊Ｄ举|(zhì)顆?；钚蕴糠譃椋褐鶢钅举|(zhì)顆?；钚蕴?、破碎狀木質(zhì)顆粒活性炭、粉狀木質(zhì)顆?；钚蕴?、球形木質(zhì)顆?；钚蕴?。合成材料活性炭分為：柱狀合成材料顆粒活性炭、破碎狀合成材料顆粒活性炭、粉狀合成材料顆?；钚蕴俊⒊尚位钚蕴?、球形合成材料顆粒活性炭、 布類合成材料活性炭（炭纖維布）、氈類合成材料活性炭（炭纖維氈）。其他類活性炭，指除上述三種類型活性炭外，由其他原材料（如煤瀝青、石油焦等）制備的活性炭，這類活性炭，在產(chǎn)品形狀分類中，暫列了瀝青基微球活性炭。詳細(xì)分類見下表 ^[1]  ：

活性炭按材料和形狀命名。命名的方法則依據(jù)命名原則規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行，有三層內(nèi)容：第一層表示活性炭制造主要原材料，用主要原材料英文單詞的首字母大寫表示；第二層表示活性炭的形狀，用形狀英文單詞的首字母大寫表示；第三層為活性碳的名稱，由漢字組成。 ^[1] 

活性炭制造原材料命名的分類符號以材料名稱英文單詞的首字母大寫表示，若名稱首字母重復(fù)，則在英文單詞首字母后綴一個小寫英文字母，該字母來源于材料名稱的英文單詞（輔音優(yōu)先）。制造原材料分類符號中，由于類屬于木質(zhì)活性炭的加工原材料種類較多，而各種木質(zhì)原材料制造后的活性炭性能有一定的區(qū)別，因此，將木質(zhì)活性炭的制造的原材料細(xì)分為四類：木屑類活性炭、果殼類活性炭、椰殼類活性炭、生物質(zhì)類活性炭。這四類木質(zhì)活性炭的分類符號，用原材料分類符號（W）和其具體的原料（木屑、果殼、椰殼、生物質(zhì)）英文單詞的首字母大寫用下腳標(biāo)標(biāo)注共同表示。 其分類符號詳見2016年發(fā)布的中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32560-2016 《活性炭分類與命名》。 ^[1] 

各類形狀的活性炭的分類符號，以形狀名稱英文單詞的首字母大寫表示，若形狀名稱首字母重復(fù)，在英文單詞首字母后綴一個小寫英文字母，該字母來源于該形狀的英文單詞（輔音優(yōu)先）。對于破碎狀活性炭來講，除木質(zhì)破碎狀活性炭外，煤質(zhì)破碎狀活性炭現(xiàn)有三類，這三類破碎狀煤質(zhì)活性炭生產(chǎn)工藝不同，質(zhì)量指標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域也有較大差別，為方便廠商和應(yīng)用客戶對破碎狀煤質(zhì)活性炭加以區(qū)別， 標(biāo)準(zhǔn)對破碎狀活性炭的形狀命名分類符號做了如下規(guī)定：破碎狀活性炭的形狀分類符號由G和具體各類破碎狀活性炭的名稱英文單詞的首字母大寫表示在 G 后下腳標(biāo)處，共同表示，如：壓塊破碎活性炭（煤質(zhì)）表示為GB ^[1]  。 形狀命名具體分類見2016年發(fā)布的中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32560-2016 《活性炭分類與命名》 ^[2]  。