随着工业的快速发展，能源消耗不断增加，燃烧过程中产生的污染物对环境和人类健康造成了严重威胁。其中，汞作为一种具有高毒性、生物蓄积性和长距离迁移性的污染物，其排放控制已成为环境保护领域的重要课题。活性炭由于其独特的物理和化学性质，在烟气脱汞领域展现出了显著的应用潜力。
活性炭具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，这为其吸附汞提供了良好的条件。在烟气中，汞主要以元素汞、氧化汞和颗粒态汞三种形态存在。活性炭对不同形态的汞具有不同的吸附机制。
对于元素汞，其吸附过程主要依赖于活性炭表面的化学官能团。活性炭表面的含氧官能团如羧基、羟基和羰基等，可以与元素汞发生化学反应，将其氧化为氧化汞，从而增强吸附效果。此外，活性炭的孔隙结构也对元素汞的吸附起到了重要作用。微孔可以提供高的吸附势能，促进元素汞的吸附和富集。
对于氧化汞，活性炭的吸附主要基于物理吸附。氧化汞在烟气中通常以离子形式存在，容易被活性炭的孔隙所捕获。同时，活性炭表面的静电作用也有助于氧化汞的吸附。
在实际应用中，活性炭的吸附性能受到多种因素的影响。首先是活性炭的性质，包括比表面积、孔隙结构、表面官能团种类和数量等。其次是烟气的条件，如温度、湿度、氧气含量、二氧化硫和氮氧化物浓度等。高温会降低活性炭对汞的吸附能力，而高湿度可能会占据活性炭的孔隙，影响吸附效果。二氧化硫和氮氧化物等污染物可能与汞竞争活性炭表面的吸附位点，从而降低汞的吸附效率。
为了提高活性炭在烟气脱汞中的应用效果，研究人员采取了多种改进措施。一方面，通过对活性炭进行改性处理，如负载金属氧化物（如氧化铜、氧化铁等）、引入杂原子（如氮、硫等），可以增加活性炭表面的活性位点，提高其对汞的吸附性能。另一方面，优化吸附工艺参数，如控制吸附温度、增加活性炭的投加量、采用多级吸附等，也可以提高汞的去除效率。