Hạt carbon GAC (Granular Activated Carbon) là một trong những loại cốt lõi trong việc phân loại than hoạt tính, cùng với than hoạt tính dạng bột, tạo thành các dạng chủ đạo. Nó được định nghĩa là vật liệu carbon xốp rắn có đường kính lớn hơn 0,1 mm, tạo thành cấu trúc lỗ rỗng phát triển thông qua các quá trình kích hoạt vật lý hoặc hóa học. So với than hoạt tính dạng bột, GAC có các đặc tính như kích thước hạt lớn hơn, độ bền cơ học cao và độ bền thấp, khiến nó không thể thay thế trong các tình huống xử lý liên tục trong công nghiệp.
Ưu điểm của GAC nằm ở tính chất vật lý độc đáo của nó. Các hạt cacbon-có cấu trúc vi mô và xốp được phát triển tốt có thể hấp thụ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng, v.v. và đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý khí thải có-nồng độ thấp, thể tích-cao. Hơn nữa, dạng hạt của nó không dễ bị mất trong dòng nước hoặc không khí động, khiến nó phù hợp để vận hành-lâu dài trong các thiết bị như tháp đóng gói và bể lọc.
Theo nguồn nguyên liệu thô, GAC có thể được phân thành ba loại chính. Thứ nhất, các hạt cacbon-làm từ than đá, vốn chiếm ưu thế trên thị trường phổ thông, có chi phí thấp nhưng hàm lượng tro tương đối cao và phù hợp để xử lý nước thải công nghiệp. Thứ hai, than hoạt tính dạng hạt gáo dừa có độ bền cao và hiệu suất hấp phụ tuyệt vời, thuộc loại-cao cấp và được sử dụng để lọc nước uống. Cuối cùng, than hoạt tính dạng hạt vỏ trái cây, được làm từ vỏ quả óc chó và vỏ quả mơ, phù hợp cho các tình huống xử lý nước đặc biệt.
GAC cũng đóng một vai trò quan trọng trong quản lý môi trường. Đầu tiên, trong xử lý VOC, lớp hấp phụ GAC có thể thu giữ hiệu quả các khí thải hữu cơ như benzen và este trong các nhà máy hóa chất, cao su và chế biến thực phẩm, đặc biệt thích hợp với thể tích không khí lớn và nồng độ khí thải thấp. Thứ hai, trong xử lý nước, nó có thể loại bỏ clo dư, mùi hôi và dư lượng thuốc trừ sâu, khiến nó trở thành nguyên liệu chính để cung cấp nước và xử lý nước thải đô thị. Thứ ba, theo hướng đổi mới công nghệ, than hoạt tính-sinh học (BAC) tạo thành hệ thống than hoạt tính-sinh học bằng cách cố định các vi sinh vật trên bề mặt GAC, hệ thống này có thể đồng thời đạt được sự hấp phụ vật lý và phân hủy sinh học, kéo dài đáng kể tuổi thọ của GAC và nâng cao hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ chịu lửa như phenol. Thứ tư, trong biến đổi chức năng, GAC có thể được sử dụng làm chất mang cho các chất xúc tác oxit kim loại, ví dụ: coban oxit/GAC: hoạt hóa persulfate để phân hủy nước thải thuốc nhuộm (như metyl da cam); niken/GAC (Ni/GAC): xúc tác natri persulfate để tạo ra các gốc sunfat, phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ.
Chủ yếu có ba quy trình chuẩn bị chính cho GAC. Phương pháp đầu tiên là phương pháp kết dính, sử dụng các chất kết dính như chất thải bột giấy sulfite và tinh bột để liên kết các nguyên liệu thô, sau đó cacbon hóa và tạo thành chúng. Quá trình này đơn giản nhưng có độ xốp tương đối thấp. Thứ hai là phương pháp không chứa chất kết dính, phương pháp kích hoạt thuốc thử hóa học: sử dụng các chất kích hoạt như ZnCl₂ và H₃PO₄, lỗ chân lông phát triển kỹ lưỡng hơn (chẳng hạn như Norit GAC 1240W). Phương pháp thứ ba là phương pháp kích hoạt trực tiếp, sử dụng-kích hoạt hơi nước ở nhiệt độ cao và thân thiện với môi trường hơn.
Ngành công nghiệp GAC của Trung Quốc đang phải đối mặt với vấn đề thiếu khả năng cạnh tranh ở các sản phẩm-cao cấp, chủ yếu biểu hiện ở các khía cạnh sau: tỷ lệ GAC làm từ than-quá cao và nguyên liệu thô cho GAC gáo dừa phụ thuộc vào nhập khẩu; mức độ tự động hóa thấp và tính nhất quán của sản phẩm yếu hơn so với các thương hiệu quốc tế. GAC không chỉ là thuật ngữ vật chất mà còn tượng trưng cho sự phát triển của than hoạt tính từ chất hấp phụ sang nền tảng chức năng. Các ứng dụng xuyên biên giới của nó-trong các lĩnh vực bảo vệ môi trường, năng lượng và sức khỏe phản ánh logic cốt lõi của khoa học vật liệu nhằm đạt được sự đổi mới về chức năng thông qua thiết kế cấu trúc. Trong tương lai, với sự tích hợp sâu sắc của công nghệ cố định-sinh học (chẳng hạn như BAC) và biến đổi xúc tác, GAC dự kiến sẽ trở thành "chất mang carbon thông minh" trong quản lý môi trường, thúc đẩy một cuộc cách mạng công nghệ xanh.