18世紀末，謝勒和方塔納首先科學地證明了木炭對氣體有吸附能力；其次洛維茲記載了木炭對各種液體具有脫色能力。在奧斯特雷杰科的活性炭制造方法的推動下，1909年歐洲制造出了粉狀活性炭。此后，活性炭的應用范圍不斷擴大。時至今日，活性炭不但在國防、制藥、化工、電子、環(huán)境保護及能源儲存獲得了廣泛的應用，而且作為家用凈水劑、食品、飲料、冰箱除臭劑、防臭鞋墊和香煙過濾嘴等制品的核心材料，已經(jīng)和人們的生活建立起了密切的關系。本章主要講述活性炭在工業(yè)氣體分離、有毒氣體的凈化、揮發(fā)溶劑的吸收、儲能技術和室內(nèi)活性炭的功能應用。
精制是在含有主要有效成分的介質(zhì)中，用活性炭吸附除去不需要的雜質(zhì)成分，以提高產(chǎn)品價值的操作；分離是將幾種成分組成的氣體或液體，利用活性炭的吸附作用分離成不同成分或成分組合的操作。
氣體分離技術從20世紀初開始發(fā)展，目前已廣泛應用。如空氣分離以制取氧、氮、氬及稀有氣體；合成氨池放氣分離回收氫、氬及其他稀有氣體；天然氣分離提取氦氣；焦爐氣及水煤氣分離獲得氫或氫氮混合氣等。科學技術的發(fā)展對氣體分離技術不斷提出新的要求，如經(jīng)濟合理地提供各種純度的氣體，綜合利用工業(yè)廢氣以及進一步提純中間產(chǎn)品等。常用的方法有薄膜滲透法、吸收法、分凝法、精餾分離法、吸附法。
1 薄膜滲透法
利用混合氣體中各組分對有機聚合膜的滲透性差別而使混合氣體分離的方法。這種分離過程不需要發(fā)生相態(tài)的變化，不需要高溫或深冷，并且設備簡單、占地面積小、操作方便。有機聚合膜分均相無孔膜和微孔膜兩種。在微孔膜內(nèi)存在著固定的孔隙，氣體以流體流動的方式穿過薄膜;而在均相無孔膜中，沒有固定的孔隙，但由于聚合膜分子的熱運動而產(chǎn)生分之鏈節(jié)間的空隙，這些空隙的位置和大小不斷變化著，氣體分子是以活擴散的方式由這一空隙跳入另一空隙逐步滲過聚合膜。
2 吸收法
用適當?shù)囊后w溶劑來處理氣體混合物，使其中一個或幾個組分溶解于溶劑中，從而達到分離的目的，這種方法稱為吸收法。在吸收過程中，被溶解的氣體組分為溶質(zhì)（或吸收質(zhì)），所用的液體溶劑為吸收劑，不被溶解的氣體為惰性氣體。
吸收法的基本原理是利用氣體混合物中各組分在吸收劑中溶解度的不同，從而將其中溶解度大的組分分離出來。
氣體與液體接觸，則氣體溶解在液體中。在氣液兩相經(jīng)過相當長的時間的接觸后，達到平衡，氣體溶解過程終止。這時單位量液體所溶解的氣體量叫平衡溶解度。它的數(shù)值通常由實驗測定。
溶于液體中的溶質(zhì)，必然產(chǎn)生一定的分壓，當溶質(zhì)產(chǎn)生的分壓與氣相中的該組分的分壓相等時，氣液達到的平衡，溶解過程終止。當氣相中該組分的分壓大于其在溶液中產(chǎn)生的分壓，則溶解過程繼續(xù)進行。氨溶于水中的它的分壓很小，但氧溶于水中時產(chǎn)生的分壓就很大，這就是通常說的氨易溶于水，氧微溶于水?？梢娙芤褐腥芙鈿怏w產(chǎn)生的分壓越低，則其溶解度越大。
氣體的平衡溶解度還受溫度的影響：溫度上升，氣體的溶解度將顯著下降，因此控制吸收操作的溫度是非常重要的。
3 分凝法
分凝法亦稱部分冷凝法，它是根據(jù)混合氣體中各組分冷凝溫度的不同，當混合氣體冷卻 到某一溫度后， 高沸點組分凝結成液體，而低沸點組分仍為氣體，這時將氣體和液體分離將混合氣體中的組分分離。
4 精餾分離法
氣體混合物冷凝為液體后成為均勻的溶液，雖然各組分均能發(fā)揮，但有的組分易揮發(fā)，有的組分難揮發(fā)，在溶液部分氣化時，氣相中含有易揮發(fā)組分將比液相中的多，使原來的混合液達到某種程度的分離；而當混合氣體部分冷凝時，冷凝液中所含的難揮發(fā)組分將比氣相中的為多，也能達到一定程度的分離。雖然這種分離式部的，與所要求的純度相差很多，但可利用上述方法反復進行，使能逐步達到所要求的純度，這種分離氣體的方法稱為精餾。
5 吸附法
氣體混合的吸附分離式依靠各組分在固體吸附能力的差異而進行的。用來吸附可吸附組分的固體物質(zhì)稱為吸附劑，被吸附的組分稱為吸附質(zhì)，不被吸附劑吸附的氣體叫惰性氣體。工業(yè)吸附劑應具備下列性質(zhì)：對吸附質(zhì)有高的吸附能力；有高的選擇性；有足夠的機械強度；化學性質(zhì)穩(wěn)定；供應量大；能多次再生；價格低廉。目前主要使用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁及沸石分子篩。
綜上述幾種分離精制工業(yè)氣體的方法，從經(jīng)濟效益、成本、設備和其效果來看，活性炭氣相吸附法已經(jīng)成功地應用于工業(yè)，而且工藝路線也比較成熟。
