​木质活性炭的孔隙结构是其多孔性特征的核心，由不同尺寸的孔道相互连通形成复杂网络，赋予其优异的吸附性能。以下从孔隙分类、结构特点、形成机制及对性能的影响四个方面进行详细阐述：
一、孔隙分类
根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的分类标准，木质活性炭的孔隙按直径可分为三类：
微孔（Micropores）
直径范围：<2 nm
占比：通常占木质活性炭总孔容的60%-90%
功能：
提供主要吸附位点，通过范德华力或化学键合吸附小分子气体（如VOCs、H₂S）和有机物。
对吸附质的吸附容量起决定性作用，尤其在气相吸附中表现突出。
示例：吸附苯、甲苯等挥发性有机物时，微孔贡献超过90%的吸附量。
中孔（Mesopores）
直径范围：2-50 nm
占比：占总孔容的5%-30%
功能：
作为微孔与大孔之间的过渡通道，促进大分子物质的吸附和脱附。
在液相吸附中（如脱色、重金属去除），中孔提供扩散路径，加速吸附动力学。
示例：吸附染料分子（如亚甲基蓝）时，中孔的孔容与脱色效率直接相关。
大孔（Macropores）
直径范围：>50 nm
占比：占总孔容的1%-10%
功能：
作为物质传输通道，降低吸附阻力，使吸附质快速扩散至中孔和微孔。
在颗粒状活性炭中，大孔还起到支撑结构的作用，维持机械强度。
示例：在废水处理中，大孔促进污水通过活性炭层，提高处理效率。
二、结构特点
多级孔道网络
木质活性炭的孔隙呈分级分布，微孔、中孔和大孔相互连通，形成三维网络结构。这种结构既保证了高比表面积（通常1000-2000 m²/g），又优化了吸附质传输路径。
狭缝型孔隙为主
受原料（木材、木屑）的细胞结构影响，木质活性炭的孔隙多为狭缝型，而非圆柱形或球形。这种形态增加了孔壁的接触面积，提升了吸附效率。
孔隙表面化学性质
表面含氧官能团（如羧基、酚羟基、内酯基）赋予木质活性炭极性，增强对极性分子的吸附能力。
通过化学改性（如负载金属离子、引入氮/硫官能团）可进一步调控表面化学性质，扩展应用范围。
三、形成机制
木质活性炭的孔隙结构形成主要依赖炭化与活化两步工艺：

炭化阶段
在300-500℃惰性气氛中，原料中的挥发分（如CO₂、H₂O、甲烷）逸出，形成初步碳骨架。
此时孔隙以大孔为主，比表面积较低（约100 m²/g）。
活化阶段
物理活化：通入水蒸气或CO₂，在800-950℃下与碳反应（C + H₂O → CO + H₂），刻蚀碳骨架，形成微孔和中孔。
化学活化：使用磷酸、氯化锌等药剂浸渍原料，在600-900℃下活化。药剂分解产生的气体（如PO₄³⁻、ZnCl₂）促进孔隙扩张，形成更发达的微孔结构（比表面积可达2000 m²/g以上）。
活化时间、温度及药剂浓度直接影响孔隙分布：
低温短时活化：以微孔为主。
高温长时活化：中孔和大孔比例增加。
四、孔隙结构对性能的影响
吸附容量与选择性
微孔占比高时，对小分子吸附容量大（如气相吸附）。
中孔发达时，对大分子（如染料、蛋白质）吸附效率提升。
通过调控孔隙分布，可实现针对特定污染物的选择性吸附。
吸附动力学
大孔和中孔提供快速传输通道，缩短吸附平衡时间。
例如，在废水处理中，大孔占比高的活性炭可更快去除悬浮物和胶体。
机械强度与使用寿命
适当的大孔结构可增强活性炭的抗压强度，减少使用过程中因摩擦或压力导致的破碎。
孔隙过度发达可能导致机械强度下降，需平衡吸附性能与结构稳定性。
再生性能
微孔占比高的活性炭再生难度较大（因脱附阻力高），需更高温度或压力条件。
中孔和大孔发达的活性炭再生效率更高，循环使用次数更多。