「活性炭」，主要应用在哪些方面？
活性炭（Activated carbon）是具有极大比表面积及很强吸附和脱色能力的一种炭素材料。在19世纪人们就利用它对糖、酒及水等进行脱色、去味及净化。
活性炭其外观呈粉状，粒状或丸状的无定形的、具有多孔结构，孔内表空隙面积很大，对一些气体有良好的吸附作用。通常由木材、硬果壳(如椰子壳)或兽骨等经干馏并用过热蒸汽在高温(800～900℃)下处理而得。
活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷。其巨大的内部表面积充斥着小体积的小孔，这些要素因其独特的吸收能力而在材料科学和现代工业中发生了革命。 由于活性炭具有很高的微孔度，因此1克活性炭可提供600至1200平方英尺的表面积。
活性炭是复杂的产品，很难根据其行为，表面特性和其他基本标准进行分类。 但是，根据其尺寸，制备方法和工业应用，对通用目的进行了一些广泛的分类：粉状活性炭（RI，PAC），粒状活性炭（GAC），挤压活性炭（EAC），珠状活性炭（BAC）， 浸渍活性炭和聚合物涂层活性炭，活性炭纤维（ACF）。如果按照原料来源，可分为木质活性炭、兽骨、血炭、矿物质原料活性炭、其它原料的活性炭 以及再生活性炭。按照活化方法可分为化学法活性炭（化学炭）、物理法活性炭、化学－物理法活性炭、物理－化学法活性炭。
活性炭本质上就是一种经过专门处理的炭，它能吸收各种气体或蒸气。在20世纪初活性炭作为专利被发明之前，历史上有文献记载与许多提法的更多的是关于木炭应用的历史。公元前1550年，古埃及有木炭作为医用的记载。古希腊名医希波克拉底（公元前460-359）及古罗马科学家老普林尼均有记载用木炭治疗癫痫和炭疽病的疗法[7]。其实在中国明代，李时珍所编著的《本草纲目》中也提及木炭用于治疗疾病。
《本草纲目》中也记载了将木炭作为药材治疗疾病，其药理作用和它的吸附性有关系。
如今活性炭也确实可以用于治疗口服后中毒和药物服用过量问题，其本质就是利用了活性炭极强的吸附性，可以吸附胃部里面的过量的药物。
一种医药用活性炭产品
直到18世纪末活性炭才真正登上历史的舞台。在1773年，瑞典化学家舍勒认识到了碳（即木炭）的特定吸附能力，他测量了不同 来源的碳可以吸附的各种气体的体积。1785年，舍勒研究了木炭吸附气体，从蒸气到一系列的有机化学物质活性炭都能将其牢牢吸附，在各种水溶液中使用木炭脱色也卓有成效，特别是生产酒石酸的商业应用。这似乎是第一次系统地考虑到在液相上木炭的吸附。在这个时候，制糖行业一直在寻找一种有效的糖浆脱色的方法。但是，普通木材木炭并没有特别有效的发挥这一作用，大概是因为孔隙度开发的程度尚未达到糖浆脱色所用木炭的程度的要求。
舍勒在木炭吸附气体方面的研究极大地推动了活性炭的发展。
1794年，英国一家糖厂成功的生产出使用木炭脱色的糖浆，但是对这种木炭的配方秘而不宣。1805年，法国利用木炭脱色第一次大规模生产使用甜菜制备的糖浆。1805年至1808年，Delessert在甜菜酿酒中成功的使用木炭脱色。1815年，大部分制糖行业已转用颗粒状骨炭作为脱色剂。
在18世纪末到19世纪初，活性炭的研究方向就是作为脱色剂，主要用于制糖业的糖浆脱色。
在1911年奥地利的Fanto Works公司销售第一批工业生产的活性炭“ Eponit”（商品名），他们采用von Ostrejko的气化方法从木材制造Eponit，并作为制糖业的脱色剂销售。在此之前，活性炭的主要使用者是制糖业，制造商通过自己的秘密或专利工艺生产活性炭。
在第一次世界大战中活性炭迎来了它的高光时刻。当时以哈伯为首的德国化学家研制用于战场的毒气，1915年4月22日，德国在第二次伊普尔之役用氯气攻击法国、加拿大和阿尔及利亚联军。之后两军相互使用及研发新型的毒气，其中以芥子气、光气、氯气为主。在美国的Chaney领导下，一个研究小组研究了生产防毒面具罐用吸附剂的各种前体，通过用氯化锌活化木屑，开发出了具有足够吸附能力并且对通过呼吸器滤罐的空气流具有较低阻力的颗粒状活性碳。很快，颗粒活性炭作为吸附剂得到了规模化生产，用于制造军事用途的防毒面具滤毒罐。
上世纪70年代的波兰MUA防毒面具，管道连接的滤毒盒里面填充了活性炭。
一战以后，战时发展大规模的活性炭生产促进了战后活性炭商业化生产及应用。在欧洲制造活性炭的新原料取得了长足的进展，加入椰子、杏仁壳及氯化锌生产出的活性炭具有较高的机械性和吸附气体和蒸气的能力。
自20世纪中期起，活性炭材料开始向着“高吸附，大比表面积（ ![[公式]](https://www.zhihu.com/equation?tex=%E2%89%A52500m%5E2%2Fg)
），多形态（粉状、球状、颗粒状等），高强度，低成本”方向迈进，广泛用于空气净化、溶剂和贵重金属的精制与回收、食品保鲜、医药精制、血液净化、防毒面具、防放射性物质等领域，并取得了令人满意的效果，同时实现了大规模的工业化生产。
如今，活性炭的最大市场在市政水净化行业。美国环保署制定的饮用水有机污染指标中，活性炭是其中64项指标中的51项污染物的最有效技术。因此，水处理是活性炭应用最为广泛的市场，将是21世纪活性炭应用增长最快的领域。
在聚氯乙烯（PVC）管的水过滤系统中，活性炭是核心组分。 该系统由卵石，棕榈，棕榈纤维，明矾，活性炭（AC），砾石，氯（Cl2），光滑的沙子和砾石组成， 每种成分均用海绵过滤器分开，以将其固定在固定的地方。
具有活性炭和其他成分的水过滤系统
这里再介绍一下活性炭不为大众所知的应用吧。
1、治疗癌症
在美国，活性炭已应用于乳腺癌、胃癌、食道癌及直肠癌等恶性肿瘤的手术和介入治疗中。应用活性炭吸附不同的抗癌药物，选择性的在癌细胞存在部位让高浓度的抗癌药剂长时间地分布，而在其他健康的部位，尽可能不让抗癌药剂分布。由于药物吸收在活性炭中，有利于附着于癌组织表面发挥疗效，从而比使用药物的水溶液对人体全身的副作用要小。活性炭具有优良吸附性能的同时还对淋巴系统具有特异趋向性，因此可将淋巴结染黑，从而指导淋巴结的清除。
2、空气分离富集氧气
化学工业中存在的主要问题之一是如何从空气中高效的分离出氧气，用活性炭特异性吸附以实现氧气的分离的研究早有报道，如通过化学蒸气沉积法对活性炭的孔径进行定向调控，制备成具有分子筛性能，孔径均匀分布的活性炭，对空气中的氧气进行分离富集已在国外商业化中应用。
3、储能材料
锂离子电池锂离子电池通过使用活性炭作为负极材料，代替充电反应方面还存在问题的金属锂负极，保留了一次锂电池能量密度大、电压高的优点，同时极大的提高了循环使用寿命和安全性能，形成了性能优良的二次锂电池。通过调控高比表面积活性炭的孔径分布，提高对锂离子的表面吸附性能，从而获得很高的能量密度，并且大大提高充放电速率，有望开发出更高能量密度的锂离子电池。
4、催化剂载体
作为催化剂的金属或金属氧化物是因具备活性中心才有催化活性，而结晶缺陷又是活化中心能够存在的主要原因。石墨化炭和无定形炭是活性炭晶型的组成部分，因为具有不饱和键，所以表现出类似结晶缺陷的功能。活性炭因为结晶缺陷的存在而被作为催化剂广泛应用，尤其是在烟道气脱硫、光气氧化、氯化二氰的合成以及臭氧分解及电池中氧的去极化等氧化还原反应中更是如此。同时，因为具有大的内表面积，活性炭还是理想的催化剂载体，尤其是在光催化剂负载领域，通过活性炭负载光催化剂并将之用于有机废气的降解将是今后发展的重要方向。
