活性炭具有豐富的空隙結(jié)構(gòu)，形成了活性炭巨大的比表面積，使活性炭具有吸附氣體和液體分子的能力，因此，活性炭的空隙結(jié)構(gòu)對活性炭的吸附性能有非常重要的影響。
    活性炭不同的孑L徑能夠發(fā)揮出相應(yīng)的機能。國際純粹與應(yīng)用聯(lián)合會(IUPACl972)依據(jù)不同的尺寸空隙中分子吸附劑的不同，將孔分為三類：孔隙直徑大于5nm的為大孔；孔隙直徑在2～50nm之間的為中孔；直徑小于2rim的為微孔。
    大孔是吸附發(fā)生時吸附質(zhì)的通道，其比表面積一般很小，約0·5～2m／g，本身也無吸附作用。但當活性炭用于催化領(lǐng)域時，較大的孔隙作為催化劑沉積的場所是十分重要的，通過讓微生物及菌類在其中繁殖，使得無機的碳材料能發(fā)揮生物質(zhì)機能，而且，隨著微生物及菌的種類不同，其機能相應(yīng)變化。因此，生物活性炭需要一定數(shù)量的大孔。
    中孔在活性炭的應(yīng)用中起著十分重要的作用，首先它能用于添載催化劑及各種化學藥品，隨著所添載的化學藥品種類的不同，機能隨之不同，從而使活性炭具有催化劑性能或其他特殊吸附性能；同時中孔在足夠的蒸氣壓下按毛細凝聚原理吸附蒸汽，這表現(xiàn)在中孑L發(fā)達的活性炭對有機大分子有很好的吸附作用，常用于除去溶液中較大的有色雜質(zhì)或呈膠狀分布的顆粒而使溶液脫色；其次，中孔可作為吸附質(zhì)進入微孔的通道。中孔的比表面積一般在20～70m。／g，也可以采用特殊的原料和工藝制得中孔發(fā)達的活性炭以增強活性炭的脫色效果和氣相吸附性能，此時，其表面積可達200~700m／g。
    微孑L的比表面積一般可達800～1000mz／g，通常約占活性炭總比表面積的90％～95％，呈現(xiàn)出很強的吸附作用。在吸附及充填過程中，其進程不僅依賴于空隙形態(tài)，而且受吸附質(zhì)性能以及吸附質(zhì)一吸附劑間相互作用的影響。因此，微孔主要決定活性炭的吸附特性。
    孔結(jié)構(gòu)和孔形狀對于吸附都有很大影響，微孔碳結(jié)構(gòu)中存在的幾種空隙有：開孔型、部分閉孑L型和間充籠型，如圖1—4所示。
    由于特殊的碳結(jié)構(gòu)，使得碳質(zhì)吸附劑的孔隙具有狹縫型的特征，這與其他類型吸附劑的孑L隙有明顯區(qū)別：如苯分子是一種片狀分子，可以被孔隙尺寸為O．4nm的碳分子篩吸附而不被空隙尺寸為O．4nm的沸石所吸附；碳分子篩可優(yōu)先吸附扁平的苯分子而不吸附椅型或船型的環(huán)己烷分子或異丁烷分子，后兩種分子不能進入狹縫型孑L隙。
    按照分子大小尺度和吸附劑之間的關(guān)系所劃分的吸附狀態(tài)主要有4種：
    ①分子尺度>細孔直徑，此時因分子篩的作用，分子無法進入空隙，故不起吸附作用；
    ②分子尺度≈細孔直徑，此時分子直徑與細孔直徑相當，吸附劑對吸附分子的捕捉能力非常強，適于極低濃度下的吸附；
    ③分子尺度<細孑L直徑，此時吸附質(zhì)分子在細孔內(nèi)發(fā)生毛細凝聚，吸附量大；
    ④分子尺度≤細孔直徑，此時吸附的分子容易發(fā)生脫附，脫附速度快，但低濃度小的吸附量小。
    通常微孔碳吸附劑的微孑L的實際尺度應(yīng)與氣相吸附分子尺度相當或小于微孔徑。
    有代表性的活性炭的微孔與中問孔的孔徑分布特征見表lf6。在活化法與孔徑分布兩者關(guān)系中，特征是氯化鋅活性炭比孑L徑大的水蒸氣活性炭的空隙多。在活性炭的原料與孑L徑分布的關(guān)系中，椰子殼活性炭與煤制活性炭相比較，前者孔徑集中分布在孔徑小的地方，其特征是孔徑大的空隙少。因此，椰子殼活性炭常常用在吸附分子體積比較小的氣相吸附中。
    即使都是煤類原料，用煤化程度比較低的褐煤及泥煤為原料生產(chǎn)出來的活性炭，具有形成比較多的中間孔的傾向。因此，該種活性炭產(chǎn)品可以用于分子體積比較大的物質(zhì)的液相吸附中，如染料及腐殖酸。
    據(jù)研究，吸附質(zhì)分子的大小與活性炭孔隙的大小相適應(yīng)時有利于吸附。有文獻報道，當孔隙大小為吸附質(zhì)分子的2～4倍時有利于吸附，因此，可以根據(jù)吸附質(zhì)分子選擇吸附性能好的活性炭。但一般活性炭的孑L徑并不均一，因而選擇性吸附效果差。采用特殊的方法可以制成孔徑基本均一的活性炭用于選擇性吸附，這類活性炭成為碳分子篩。