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化工安全生产与环保技术

2. 化学活化法
化学活化法是指以化学试剂作为活化剂，按照一定浓度和浸渍比加入原料
中，在惰性气体气氛中加热，活化剂与炭材料发生反应形成具有多孔结构活性

炭的方法。常用的活化剂有 H 3 PO 4 、K 2 CO 3 、ZnCl 2 、FeCl 2 、NaOH 和 KOH 等，
一般具有脱水和氧化双重作用。活化剂在炭化过程中会抑制焦油和其他非目的产
物的形成，这也是化学活化法能够获得较高碳收率的主要原因。通常，化学活化
剂在浸渍阶段主要有两个作用：使木质纤维素材料水解并发生膨胀；热处理过程

中占据一定体积，抑制孔径变窄。化学活化过程中，活性炭的孔径分布和比表面
积由化学试剂和原料质量之比决定。Youssef 等研究 ZnCl 2 浸渍比例对杏仁核制
得的活性炭结构性质的影响，发现随浸渍比从 25% 增加到 75%，炭比表面积从
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311m /g 增至 728m /g。Munoz-Zgonzalez 等以桃核为原料，用磷酸活化法制备活
性炭，发现溶液中 H 3 PO 4 浓度从 2mol ／ L 增至 8mol/L，活性炭的孔隙率随之提
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高，在 450℃炭化温度下获得了 0.4cm /g 的最大微孔体积。活化剂的种类、炭化
温度和时间也是制备过程中的重要变量。Molina-Sabio 等分别以 KOH、ZnCl 2 和

H 3 PO 4 为活化剂进行桃核制活性炭的研究，发现 KOH 会使微孔体积扩大，ZnCl 2
造出了一些中孔，而 H 3 PO 4 则使孔径分布不均匀。Do 等探究 KOH 作为强碱以
及 ZnCl 2 作为路易斯酸的澳大利亚坚果壳的化学活化过程，发现 ZnCl 2 的最佳炭
化温度为 500℃，而 KOH 为 800℃。化学活化法具有操作温度低（500℃ ~800℃）、
活化时间短、反应过程易控制以及产物比表面积大等优点，是目前制备高性能活

性炭的主要方法。但需要对炭材料进行后续处理以除去残留的反应物和无机矿物
质，存在活化剂使用量大、腐蚀设备及环境污染等弊端。
3. 物理化学活化法
物理化学活化法是指将物理活化和化学活化结合的方法，先将原料放入化学

活化剂浸渍，再进行物理活化。物理化学活化法不仅有效调控活性炭的孔径和比
表积，还能调控孔隙的种类，可以根据不同的需求制备出仅含有微孔或中孔的多
孔炭材料。Budinova 等以木屑为原料，先用 H 3 PO 4 浸渍，然后水蒸气活化，制
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备的高性能活性炭产品比表面积和对碘的吸附值分别高达 1360m /g 和 1280mg/g。
杨晓霞等以煤为原料、KOH 水溶液为化学活化剂、水蒸气为物理活化剂，物理
活化和化学活化交替操作耦合制备高性能活性炭，认为耦合活化减少了 KOH 活
化剂的用量，同时化学活化与物理活化的循环反应过程富产氢气。物理化学活化

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