2024年4月26日发(作者：通宜然)
水在活性炭上的吸附机理研究进展
李慧玲;李鑫
【摘 要】活性炭被广泛应用在气体净化及空气湿度控制领域.而掌握水在活性炭内
部的吸附机理是开发活性炭基功能材料的关键所在.本文综述了两种水在活性炭内
部的吸附机理,分别是:毛细冷凝机理及簇增长机理.并从实验验证及计算机模拟验证
两个方面详细地阐述了水在不同孔径及表面性质的活性炭上的吸附机理的研究进展,
同时,还进一步讨论了其发展的方向和面临的困难.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2010(038)008
【总页数】4页(P83-86)
【关键词】活性炭;水蒸气吸附;吸附机理;计算机模拟
【作 者】李慧玲;李鑫
【作者单位】华南农业大学理学院应用化学系,广东,广州,510642;华南农业大学理
学院应用化学系,广东,广州,510642
【正文语种】中 文
Abstract:Activated carbons were widely applied in the fields of gas
purification and air humidity was the key to master the
adsorption mechanism of water on activated adsorption
mechanism was briefly introduced，which were respectively mechanism of
capillary condensation and cluster growth the study of
experiment and computer simulation on the adsorption mechanism of
water on activated carbon with different porous structures and surface
properties was new trends and difficulties in these fields
were also discussed.
Key words:activated carbon;water vapor;adsorption mechanism;computer
simulation
活性炭是广泛应用于吸附室内气体或空气流中污染物或有毒物质的吸附材料。但当
气体的湿度过高时，会大大降低活性炭的净化效果，通常会降低其对有机污染物的
吸附容量［1－2］，影响吸附床层的透过曲线等。与此同时，同分子筛等其它湿
度控制材料相比，活性炭做为除湿材料又具有较低的脱附再生温度及再生能耗
［3］。由此可见，研究水分子在活性炭表面的吸附机理无论是在制备高效的污染
物控制材料方面，还是制备节能型除湿材料方面，都具有重要的科学价值和实际应
用价值。因此，在分子水平上掌握水是在活性炭内部的吸附机理已成为近年来多孔
材料和表面科学研究的热点之一［4－5］。
到目前为止，对于水在活性炭表面的吸附机理，主要有两种看法［6］:(1)毛细冷
凝的机理;(2)簇增长机理。因此，本文主要从机理、试验验证及计算机模拟三个方
面对两种机理进行分析。
第一种机理是毛细冷凝机理。其理论依据是水蒸气吸附等温线上存在吸附滞后现象，
这种滞后被认为是与毛细冷凝机理相关联的。Juhola用Kelvin公式分析水蒸气吸
附等温线，认为它们可以替代N2吸附等温线，用来评价吸附剂的孔径分布［6］。
但是，表面基团和矿物质是公认的影响水蒸气吸附等温线两个因素，因此，这种方
法未能被广泛地接受和认可。主要的缺陷是Kelvin公式被应用在水蒸气的微孔吸
附时没有物理根据，因为在微孔中，只有很少的几层水分子吸附层(如5～7层)，
因此半月板和表面张力的概念就失去了宏观的意义［7］。
第二种机理簇增长理论。该理论首先被Pierce和Smith所推测，并被Dubinin和
Serpinsky进一步发展，大多数微孔活性炭研究者都支持这种机理，因为它可以很
好的解释活性炭表面的含氧化合物对水蒸气吸附等温线的影响。Pierce和Smith
在研究［8］中发现:氯乙烷在非多孔吸附剂上吸附没有滞后环，而水分子吸附时存
在滞后环。为了解释这一现象，Pierce和Smith提出了水在平板炭表面的吸附机
理，认为水首先在单个的活性位上形成水分子团块，然后团块合并，合并以后的大
的团块的水分子同时受到两个活性位的作用力(如图1所示)。作用力增强的结果导
致其表面蒸汽压降低，从而出现滞后现象(如图2所示)。
这是DS理论的基础，正是在这一基础上，Dubinin和Serpinsky提出了簇增长机
理［8］。他们认为，水分子首先吸附在原始的吸附活性位(含氧基团)，然后水分
子通过氢键作用吸附在二级活性位(吸附的水分子)，且原始吸附活性位的数量可以
通过他们推导的DS方程对实验测得的吸附等温线进行拟合而求得。
为了验证此以上两种机理，许多研究者从表面基团密度和孔径两个影响因素对水在
活性炭上的吸附进行了大量的实验。由于低压下水吸附主要是依靠水分子和活性炭
表面的含氧基团之间氢键作用力。对于含有含氧表面基团的多孔炭，比较常见报道
的等温线是IUPAC分类的第Ⅴ类(S型)。水吸附等温线另外一个常见的特征是滞
留回环随着炭气化程度的增加而增加。这样的等温线的例子见图3［10］。这种
等温线形状是活性炭表面憎水性所导致的。当活性炭表面的极性基团减少时，其表
面的亲水度降低，吸附等温线形状也发生明显的变化，会变成第IV类［11］，第
III类［6］，或第II类［12］。不同类的水在活性炭上的吸附等温线见图4［13］
和图5［14］。两图中等温线的形状的差异是由于活性炭表面憎水性和作为原始
吸附中心的表面功能基团存在的综合作用的结果。一般认为，水分子是通过氢键作
用强烈的吸附在活性炭的表面活性位，进一步吸附导致水分子簇的形成或发生孔填
充。当表面基团浓度相当高时，可以得到第II类等温线。与此相反的是，对于没
有表面基团的炭(石墨炭)，则可以得到第III类(非多孔炭)或第V类(多孔炭)等温线。
对于石墨炭，较低压力下吸附可以忽略，当相对压力在0.5左右时，发生毛细冷凝。
这些发现进一步证实了已被广泛接受的活性炭吸附水的机理主要包括以下几个步
骤:(1)水吸附在表面基团;(2)水吸附在已经吸附的水分子上并进一步形成水分子
簇;(3)在相对压力位0.5左右孔填充开始发生;(4)在高压下当所有的孔被填满之后出
现一个平台。
为了进一步研究孔径对水吸附过程的影响，Juan［6］首先用活性炭纤维作为吸附
剂研究水在微孔炭内的吸附现象，结果证实水吸附现象是由于水同炭表面基团的物
理吸附和化学吸附共同作用所致，且微孔填充可认为是逐步发生的，首先发生在较
窄的微孔中，然后水吸附在整个微孔范围内。同时实验还发现微孔尺寸越小，水在
活性炭上的吸附等温线在低压下的吸附越强，这是因为分子和孔的相互作用势是随
着孔径的减小而增加。通常的，如果我们认为一个极性分子和异质表面的全部相互
作用势能(ФT)可以用式(1)表示［6］:
其中ФD是色散势能，ФP是吸附质分子极化势能，ФF和ФQ分别是吸附质分子
的偶极距能及四极距能，ФR是由于排斥力引起的能。对于极窄的微孔，吸附势能
主要由两个孔壁的较高的分散力所控制，因此，其余项的影响不甚明显。对于中等
微孔(0.7～1.2 nm)，色散项随着孔径的增加而减弱，因此，它对整个吸附势的贡
献减小，而作为表面基团函数的ФP、ФF和ФQ的影响则比较明显。对于较宽的
微孔(＞1.2nm)，结果表明表面基团的影响较小，即便在较高浓度的表面基团的情
况下。这是因为色散力很弱，吸附主要发生在高压下。因此，水从外部进入微孔主
要是色散力的驱使。
Juan［15］同时又分析了具有不同孔径性质(窄微孔，宽微孔，中孔和大孔)和表
面基团含量的活性炭的水蒸气吸附机理。结果表明，在活性炭吸附水的过程中，孔
填充是逐步发生的，并且在不同尺寸的孔内按照不同的吸附机理进行。因此，在整
个吸附过程中，上面两种机理都是有效的，只是它们适用的相对压力范围不同。且
活性炭的孔径分布对水蒸气吸附等温线有明显的影响，对微孔活性炭来讲，水蒸气
吸附等温线表现为第V等温线，当存在中孔和大孔时，等温线的形状倾向于第III
等温线，因此，水吸附是一种很好的评价各种孔径的技术，最起码是半定量的。
但是，尽管许多实验工作者的所得的等温线可以用DS理论成功的描述，且可以较
好的解释试验现象。但是，由于DS理论的建立过程是在没有经过任何结构分析的
情况下假设吸附在活性炭内的水是液态的，而事实上，Iiyama［16－17］和一法
国课题组［18］在利用X－射线技术研究活性炭内部的吸附水时得到以下的的结
论，即发现在303K时水分子的排列是类似固相结构的。因此，DS理论还明显的
存在几点异议:(1)微孔到底是怎么被填充的;(2)特殊表面基团的作用及其与水分子之
间的相互作用能;(3)等温线的定量描述不能够同时使用于所用的具有较低和较高表
面基团密度的活性炭［19－20］;(4)在整个相对压力范围。虽然许多关于极性物质
在活性炭上吸附的论文已经被发表，但是分子水平的吸附的基本原则仍在讨论之中。
近年来，缩着计算机的发展，一种新的方法——巨正则Monte Carlo计算机模的
出现，使人们可以更好的理解水在活性炭内的吸附现象。Gubbins和他的合作者
们［4，14，21－25］在这方面做了大量的工作。他们应用巨正则Monte Carlo
计算机模拟和低压下测得的试验结果联合的办法分析水在活性炭内的吸附现象。模
拟结果与实验结果吻合较好，可以使人们更好地观测到分子簇的形成过程，以及它
对含氧表面基团的强度和密度的依赖性。
根据活性炭表面基团的分布情况，他们提出了两种机理［4］，见图6:(1)第一种机
理认为表面活性位是均匀的分布在活性炭表面。其吸附机理按活性位吸附——单
分子层吸附——多分子层吸附——孔填充的模式进行;(2)第二种机理认为活性炭表
面的活性位是不均匀的。此时，由于其一些活性位相对孤立，对这些活性位来说，
吸附机理同前一种相同。而另外一些活性位比较紧密，因此在一定的压力下可以出
现共吸附。
两种吸附机理主要不同在第II阶段。对第二种吸附机理来讲，虽然还是单个的活
性位吸附单个的水分子，但是吸附的单层水分子之间由于距离较近又可以形成氢键
作用。因此其吸附热大于第一种吸附机理此阶段的吸附热，结果造成此阶段吸附等
温线斜率的陡峭增加。分子模拟和试验结果吻合较好，这进一步证实在活性炭的表
面上，当表面最初的活性位被水分子完全占据之前，水分子簇已经产生。也就是说
基本上是按照上面所叙述的第二种机理进行的。Bandosz［20］最近所发表的水
蒸气的等压吸附热明显支持这种结论。吸附热对表面覆盖率的依赖性表明，即使在
很低的压力下，水分子之间的相互作用对吸附热的贡献是很大的。说明在表面活性
位在未被完全占据之前，水分子簇已经形成。
模拟结果表明，具有较高活性位密度的活性炭的孔填充表现出一种渐变的趋势，而
较低活性位密度的活性炭表现出一种突变。这是由于在较低的活性位时，孔填充几
乎是毛细冷凝，吸附从一些水分子吸附在活性位的状态直接过渡到孔被类似液体的
水充满的状态。但是在较高的活性位密度时，首先是单个的水分子吸附在活性位，
然后建立水分子簇，并形成桥连，最后是孔填充。也就是说，必定存在某个的活性
位密度，当高于这个密度时，毛细冷凝可能不会发生，对于作者模拟的体系［4］
来讲这个活性位密度可能在0.3及0.65 sites/nm2之间的某个值。
尽管分子模拟得出了很多有趣并与试验一致的结果。但是Kaneko［26］指出由于
整个水分子间相互作用色散力只占24%，因此分子间相互作用不能用计算机模拟
准确描述，也很难评准确评价水在活性炭微孔内的状态。因此，进一步试验分析仍
然是必须的。
综上所述，对于两种吸附机理，在不同的表面及孔结构情况下，均可能出现，特别
是簇增长机理可以较好地反映活性炭表面的活性位的影响。而对于水在活性炭上吸
附机理的的研究，实验及计算机模拟各有所长:实验可以比较真实地反应水在活性
炭上的实际吸附过程且可以用于验证计算模拟的结果，而计算机模拟可以清晰地反
映吸附分子之间及吸附分子与活性炭表面基团之间的相互作用形式。但是，到目前
为止，尚未能利用有效的实验手段清晰的观察水分子在活性炭内的存在状态及水分
子簇尺寸的大小，而计算机模拟可以对水在具有单一基团的活性炭模型上的吸附机
理进行较好解释，但尚不能很好解释水在具有各种各样的复杂表面基团的活性炭模
型上的吸附机理。因此，要想更进一步理解水在活性炭上吸附的复杂机理，除了采
用先进的实验手段外，实验与计算机模拟两种方法的相互结合也是一种重要的表征
手段。
【相关文献】
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2024年4月26日发(作者：通宜然)
水在活性炭上的吸附机理研究进展
李慧玲;李鑫
【摘 要】活性炭被广泛应用在气体净化及空气湿度控制领域.而掌握水在活性炭内
部的吸附机理是开发活性炭基功能材料的关键所在.本文综述了两种水在活性炭内
部的吸附机理,分别是:毛细冷凝机理及簇增长机理.并从实验验证及计算机模拟验证
两个方面详细地阐述了水在不同孔径及表面性质的活性炭上的吸附机理的研究进展,
同时,还进一步讨论了其发展的方向和面临的困难.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2010(038)008
【总页数】4页(P83-86)
【关键词】活性炭;水蒸气吸附;吸附机理;计算机模拟
【作 者】李慧玲;李鑫
【作者单位】华南农业大学理学院应用化学系,广东,广州,510642;华南农业大学理
学院应用化学系,广东,广州,510642
【正文语种】中 文
Abstract:Activated carbons were widely applied in the fields of gas
purification and air humidity was the key to master the
adsorption mechanism of water on activated adsorption
mechanism was briefly introduced，which were respectively mechanism of
capillary condensation and cluster growth the study of
experiment and computer simulation on the adsorption mechanism of
water on activated carbon with different porous structures and surface
properties was new trends and difficulties in these fields
were also discussed.
Key words:activated carbon;water vapor;adsorption mechanism;computer
simulation
活性炭是广泛应用于吸附室内气体或空气流中污染物或有毒物质的吸附材料。但当
气体的湿度过高时，会大大降低活性炭的净化效果，通常会降低其对有机污染物的
吸附容量［1－2］，影响吸附床层的透过曲线等。与此同时，同分子筛等其它湿
度控制材料相比，活性炭做为除湿材料又具有较低的脱附再生温度及再生能耗
［3］。由此可见，研究水分子在活性炭表面的吸附机理无论是在制备高效的污染
物控制材料方面，还是制备节能型除湿材料方面，都具有重要的科学价值和实际应
用价值。因此，在分子水平上掌握水是在活性炭内部的吸附机理已成为近年来多孔
材料和表面科学研究的热点之一［4－5］。
到目前为止，对于水在活性炭表面的吸附机理，主要有两种看法［6］:(1)毛细冷
凝的机理;(2)簇增长机理。因此，本文主要从机理、试验验证及计算机模拟三个方
面对两种机理进行分析。
第一种机理是毛细冷凝机理。其理论依据是水蒸气吸附等温线上存在吸附滞后现象，
这种滞后被认为是与毛细冷凝机理相关联的。Juhola用Kelvin公式分析水蒸气吸
附等温线，认为它们可以替代N2吸附等温线，用来评价吸附剂的孔径分布［6］。
但是，表面基团和矿物质是公认的影响水蒸气吸附等温线两个因素，因此，这种方
法未能被广泛地接受和认可。主要的缺陷是Kelvin公式被应用在水蒸气的微孔吸
附时没有物理根据，因为在微孔中，只有很少的几层水分子吸附层(如5～7层)，
因此半月板和表面张力的概念就失去了宏观的意义［7］。
第二种机理簇增长理论。该理论首先被Pierce和Smith所推测，并被Dubinin和
Serpinsky进一步发展，大多数微孔活性炭研究者都支持这种机理，因为它可以很
好的解释活性炭表面的含氧化合物对水蒸气吸附等温线的影响。Pierce和Smith
在研究［8］中发现:氯乙烷在非多孔吸附剂上吸附没有滞后环，而水分子吸附时存
在滞后环。为了解释这一现象，Pierce和Smith提出了水在平板炭表面的吸附机
理，认为水首先在单个的活性位上形成水分子团块，然后团块合并，合并以后的大
的团块的水分子同时受到两个活性位的作用力(如图1所示)。作用力增强的结果导
致其表面蒸汽压降低，从而出现滞后现象(如图2所示)。
这是DS理论的基础，正是在这一基础上，Dubinin和Serpinsky提出了簇增长机
理［8］。他们认为，水分子首先吸附在原始的吸附活性位(含氧基团)，然后水分
子通过氢键作用吸附在二级活性位(吸附的水分子)，且原始吸附活性位的数量可以
通过他们推导的DS方程对实验测得的吸附等温线进行拟合而求得。
为了验证此以上两种机理，许多研究者从表面基团密度和孔径两个影响因素对水在
活性炭上的吸附进行了大量的实验。由于低压下水吸附主要是依靠水分子和活性炭
表面的含氧基团之间氢键作用力。对于含有含氧表面基团的多孔炭，比较常见报道
的等温线是IUPAC分类的第Ⅴ类(S型)。水吸附等温线另外一个常见的特征是滞
留回环随着炭气化程度的增加而增加。这样的等温线的例子见图3［10］。这种
等温线形状是活性炭表面憎水性所导致的。当活性炭表面的极性基团减少时，其表
面的亲水度降低，吸附等温线形状也发生明显的变化，会变成第IV类［11］，第
III类［6］，或第II类［12］。不同类的水在活性炭上的吸附等温线见图4［13］
和图5［14］。两图中等温线的形状的差异是由于活性炭表面憎水性和作为原始
吸附中心的表面功能基团存在的综合作用的结果。一般认为，水分子是通过氢键作
用强烈的吸附在活性炭的表面活性位，进一步吸附导致水分子簇的形成或发生孔填
充。当表面基团浓度相当高时，可以得到第II类等温线。与此相反的是，对于没
有表面基团的炭(石墨炭)，则可以得到第III类(非多孔炭)或第V类(多孔炭)等温线。
对于石墨炭，较低压力下吸附可以忽略，当相对压力在0.5左右时，发生毛细冷凝。
这些发现进一步证实了已被广泛接受的活性炭吸附水的机理主要包括以下几个步
骤:(1)水吸附在表面基团;(2)水吸附在已经吸附的水分子上并进一步形成水分子
簇;(3)在相对压力位0.5左右孔填充开始发生;(4)在高压下当所有的孔被填满之后出
现一个平台。
为了进一步研究孔径对水吸附过程的影响，Juan［6］首先用活性炭纤维作为吸附
剂研究水在微孔炭内的吸附现象，结果证实水吸附现象是由于水同炭表面基团的物
理吸附和化学吸附共同作用所致，且微孔填充可认为是逐步发生的，首先发生在较
窄的微孔中，然后水吸附在整个微孔范围内。同时实验还发现微孔尺寸越小，水在
活性炭上的吸附等温线在低压下的吸附越强，这是因为分子和孔的相互作用势是随
着孔径的减小而增加。通常的，如果我们认为一个极性分子和异质表面的全部相互
作用势能(ФT)可以用式(1)表示［6］:
其中ФD是色散势能，ФP是吸附质分子极化势能，ФF和ФQ分别是吸附质分子
的偶极距能及四极距能，ФR是由于排斥力引起的能。对于极窄的微孔，吸附势能
主要由两个孔壁的较高的分散力所控制，因此，其余项的影响不甚明显。对于中等
微孔(0.7～1.2 nm)，色散项随着孔径的增加而减弱，因此，它对整个吸附势的贡
献减小，而作为表面基团函数的ФP、ФF和ФQ的影响则比较明显。对于较宽的
微孔(＞1.2nm)，结果表明表面基团的影响较小，即便在较高浓度的表面基团的情
况下。这是因为色散力很弱，吸附主要发生在高压下。因此，水从外部进入微孔主
要是色散力的驱使。
Juan［15］同时又分析了具有不同孔径性质(窄微孔，宽微孔，中孔和大孔)和表
面基团含量的活性炭的水蒸气吸附机理。结果表明，在活性炭吸附水的过程中，孔
填充是逐步发生的，并且在不同尺寸的孔内按照不同的吸附机理进行。因此，在整
个吸附过程中，上面两种机理都是有效的，只是它们适用的相对压力范围不同。且
活性炭的孔径分布对水蒸气吸附等温线有明显的影响，对微孔活性炭来讲，水蒸气
吸附等温线表现为第V等温线，当存在中孔和大孔时，等温线的形状倾向于第III
等温线，因此，水吸附是一种很好的评价各种孔径的技术，最起码是半定量的。
但是，尽管许多实验工作者的所得的等温线可以用DS理论成功的描述，且可以较
好的解释试验现象。但是，由于DS理论的建立过程是在没有经过任何结构分析的
情况下假设吸附在活性炭内的水是液态的，而事实上，Iiyama［16－17］和一法
国课题组［18］在利用X－射线技术研究活性炭内部的吸附水时得到以下的的结
论，即发现在303K时水分子的排列是类似固相结构的。因此，DS理论还明显的
存在几点异议:(1)微孔到底是怎么被填充的;(2)特殊表面基团的作用及其与水分子之
间的相互作用能;(3)等温线的定量描述不能够同时使用于所用的具有较低和较高表
面基团密度的活性炭［19－20］;(4)在整个相对压力范围。虽然许多关于极性物质
在活性炭上吸附的论文已经被发表，但是分子水平的吸附的基本原则仍在讨论之中。
近年来，缩着计算机的发展，一种新的方法——巨正则Monte Carlo计算机模的
出现，使人们可以更好的理解水在活性炭内的吸附现象。Gubbins和他的合作者
们［4，14，21－25］在这方面做了大量的工作。他们应用巨正则Monte Carlo
计算机模拟和低压下测得的试验结果联合的办法分析水在活性炭内的吸附现象。模
拟结果与实验结果吻合较好，可以使人们更好地观测到分子簇的形成过程，以及它
对含氧表面基团的强度和密度的依赖性。
根据活性炭表面基团的分布情况，他们提出了两种机理［4］，见图6:(1)第一种机
理认为表面活性位是均匀的分布在活性炭表面。其吸附机理按活性位吸附——单
分子层吸附——多分子层吸附——孔填充的模式进行;(2)第二种机理认为活性炭表
面的活性位是不均匀的。此时，由于其一些活性位相对孤立，对这些活性位来说，
吸附机理同前一种相同。而另外一些活性位比较紧密，因此在一定的压力下可以出
现共吸附。
两种吸附机理主要不同在第II阶段。对第二种吸附机理来讲，虽然还是单个的活
性位吸附单个的水分子，但是吸附的单层水分子之间由于距离较近又可以形成氢键
作用。因此其吸附热大于第一种吸附机理此阶段的吸附热，结果造成此阶段吸附等
温线斜率的陡峭增加。分子模拟和试验结果吻合较好，这进一步证实在活性炭的表
面上，当表面最初的活性位被水分子完全占据之前，水分子簇已经产生。也就是说
基本上是按照上面所叙述的第二种机理进行的。Bandosz［20］最近所发表的水
蒸气的等压吸附热明显支持这种结论。吸附热对表面覆盖率的依赖性表明，即使在
很低的压力下，水分子之间的相互作用对吸附热的贡献是很大的。说明在表面活性
位在未被完全占据之前，水分子簇已经形成。
模拟结果表明，具有较高活性位密度的活性炭的孔填充表现出一种渐变的趋势，而
较低活性位密度的活性炭表现出一种突变。这是由于在较低的活性位时，孔填充几
乎是毛细冷凝，吸附从一些水分子吸附在活性位的状态直接过渡到孔被类似液体的
水充满的状态。但是在较高的活性位密度时，首先是单个的水分子吸附在活性位，
然后建立水分子簇，并形成桥连，最后是孔填充。也就是说，必定存在某个的活性
位密度，当高于这个密度时，毛细冷凝可能不会发生，对于作者模拟的体系［4］
来讲这个活性位密度可能在0.3及0.65 sites/nm2之间的某个值。
尽管分子模拟得出了很多有趣并与试验一致的结果。但是Kaneko［26］指出由于
整个水分子间相互作用色散力只占24%，因此分子间相互作用不能用计算机模拟
准确描述，也很难评准确评价水在活性炭微孔内的状态。因此，进一步试验分析仍
然是必须的。
综上所述，对于两种吸附机理，在不同的表面及孔结构情况下，均可能出现，特别
是簇增长机理可以较好地反映活性炭表面的活性位的影响。而对于水在活性炭上吸
附机理的的研究，实验及计算机模拟各有所长:实验可以比较真实地反应水在活性
炭上的实际吸附过程且可以用于验证计算模拟的结果，而计算机模拟可以清晰地反
映吸附分子之间及吸附分子与活性炭表面基团之间的相互作用形式。但是，到目前
为止，尚未能利用有效的实验手段清晰的观察水分子在活性炭内的存在状态及水分
子簇尺寸的大小，而计算机模拟可以对水在具有单一基团的活性炭模型上的吸附机
理进行较好解释，但尚不能很好解释水在具有各种各样的复杂表面基团的活性炭模
型上的吸附机理。因此，要想更进一步理解水在活性炭上吸附的复杂机理，除了采
用先进的实验手段外，实验与计算机模拟两种方法的相互结合也是一种重要的表征
手段。
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