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活性炭石墨型结构的微晶排列较有规则，可经处理后转化为石墨。非石墨状微晶结构使活性炭具有发达的孔隙结构，其孔隙结构可由孔径分布表征。活性炭的孔径分布范围很宽，从小于1nm到数千nm。有学者提出将活性炭的孔径分为三类：孔径小于2nm为微孔，孔径在2～50nm为中孔，孔径大于50nm为大孔。 [
活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95％以上，在很大程度上决定了活性炭的吸附容量。中孔比表面积占活性炭比表面积的5％左右，是不能进入微孔的较大分子的吸附位，在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。大孔比表面积一般不超过0.5m2/g，仅仅是吸附质分子到达微孔和中孔的通道，对吸附过程影响不大。
表面化学性质
活性炭由于其良好的吸附性能，可用于急性临床胃肠解毒急救，其具有不被胃肠道吸收且无刺激性、可以直接口服、简单便利等优点；同时，活性炭也被用于血液净化和癌症治疗等。结肠直肠癌是常见的恶性肿瘤。研究表明，以纳米活性炭作示踪剂可以有效增加结肠直肠癌患者淋巴结检测次数。活性炭纤维具有两种特性：一是吸附性能；二是远红外放射性能。将银吸附在活性炭纤维上，用于治疗慢性创面患者，在接受治疗的数月内伤口没有任何不良反应。
粉末活性炭利用活性炭处理含铬废水是活性炭对溶液中六价铬的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。因此，用活性炭处理含铬废水已得到广泛应用。
催化和负载催化剂
石墨化炭和无定型炭是活性炭晶型的组成部分，因为具有不饱和键，所以表现出类似结晶缺陷的功能。活性炭因为结晶缺陷的存在而被作为催化剂广泛应用，同时，因为其具有大的比表面积及多孔结构，活性炭还被广泛用作催化剂载体。