城市的发展不可避免会产生大量生活垃圾,焚烧处理可对垃圾有效减容减重,但垃圾焚烧会产生“三致”物质二噁英。工程上广泛采用活性炭净化垃圾焚烧厂烟道气、吸附脱除二噁英,发达的2～5 nm孔隙是活性炭高效吸附二噁英的前提,但其吸附二噁英的作用机制还不够清晰。泥炭作为煤化学意义上的“准年轻煤”和林产学意义上的“年老生物质”,是制备煤基活性炭或木质活性炭的优良大宗原料。目前,工业生产活性炭主要采用的物理活化法和化学活化法,所涉及的中孔调控技术对2～5 nm孔的适用性和针对性明显不足,孔结构演化的作用机制尚不够明晰。论文采用分子模拟方法（Materials Studio,MD）研究活性炭的二噁英吸附过程;以贵州毕节泥炭为原料,采用物理活化法（水蒸气活化、二氧化碳活化）和磷酸化学活化法制备泥炭基活性炭,利用热重分析（TGA）考察泥炭炭化/活化过程的热解/气化反应性,采用X衍射（XRD）分析炭化料的微晶结构,通过解析活性炭的N2吸脱附等温线表征活性炭的孔结构,以激光拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）表征炭化料和活性炭的碳结构、表面化学、微观形貌。论文开展的研究工作主要包括:1)活性炭2～5 nm孔径吸附二噁英的作用机理、适于吸附二噁英的活性炭孔结构特征;2)泥炭的炭化和气体活化反应性,炭化料经物理活化形成活性炭过程中组成、结构的演变特征及对活性炭孔结构、吸附性能的影响;3)物理活化制备泥炭基活性炭的孔结构演化规律和作用机制,2～5 nm孔的调控途径;4)磷酸在泥炭炭化/活化过程中的作用机理,磷酸活化制备泥炭基活性炭的孔结构演化规律和2～5 nm孔的调控途径。论文研究形成的主要结论有:1.活性炭的2～5 nm孔隙具有良好的二噁英吸附能力,其原因在于此范围孔的内部具有较大的吸附作用势;适于吸附净化二噁英的活性炭应具有发达的中孔（2～50 nm）、尤其是2～5 nm的孔隙。有毒二噁英异构体2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英（TCDD）分子与活性炭狭缝孔壁间的作用势有两个以孔中心为轴对称分布的能量最低点,孔径为2～5 nm特别是2～4 nm时孔中心和孔壁面附近均有较大的作用势,吸附过程中TCDD分子与活性炭的相互作用能在孔径大于2 nm后的强度分布逐渐向低吸附能区偏移,孔隙对TCDD分子的吸附能力逐渐减弱。在120～200℃温度范围内,活性炭对TCDD分子的吸附性能与中孔的发达程度呈正增长关系,中大孔率相近时,2～5 nm孔隙发达的活性炭利于二噁英的吸附,中孔发达、具有较高2～5 nm孔容的活性炭的TCDD扩散系数值及相同温度条件下的Henry常数值、吸附量最大。2.泥炭在不同炭化条件下形成了组成和结构差异较大的炭素前驱体,是炭化阶段调控泥炭基活性炭孔结构的基础。泥炭炭化的主要温度区间为200～600℃,最大失重速率出现在300℃,增加炭化温度和时间利于形成挥发分产率Vdaf低、石墨化度g高的炭化料;炭化料发生气体活化反应的主要温度区间为740～900℃,活化过程以消耗无序炭和微晶外围活性位点碳为主,表面官能团种类不变、含量降低;随炭化料炭化程度的加深,活性炭的孔结构演化先后经历“跃变区”（炭化温度小于500℃）和“平台区”（炭化温度大于500℃）,比表面积SBET、总孔容Vt、中孔容Vmeso和微孔容Vmicro在“跃变区”发生大幅升/降变化,在“平台区”基本稳定,过高的炭化程度（炭化温度大于550℃）会降低2～5 nm孔容和孔容率。3.活化过程碳结构的烧蚀是物理活化法制备泥炭基活性炭时孔结构发育的主要作用和调控途径。水蒸气活化下,随活化温度的升高,活性炭的孔结构先后经历造孔（750～800℃）、扩孔（800～850℃）、孔塌陷（850～900℃）、炭表面烧蚀（900～950℃）的演化过程;随活化时间的增加,先后经历充分发育期（60～120min）、过度发育期（120～150 min）;水蒸气通量的增加仅产生扩孔作用。2～5 nm孔的发育规律与微孔趋于一致,有效的调孔以全程清除无序炭、部分消耗缺陷微晶炭、少量激活活性位点碳来实现。二氧化碳活化下,随活化温度、活化时间、CO2流量的增加,活性炭分别在900℃、120 min、200 m L/min取得微孔容Vmicro和中孔容Vmeso的极大值。2～5 nm孔的发育程度取决于活性炭总体孔隙结构的发育程度,且主要伴随中孔生长而增大。晶化碳的烧蚀利于活性炭孔隙的发育,非晶化碳的烧蚀则具有相反的效果。4.磷酸化学活化法制备泥炭基活性炭时,泥炭的活化反应性和活性炭的孔结构发育主要受磷酸-泥炭交联反应作用的影响。泥炭在磷酸存在下的炭化/活化过程中发生了交联反应,炭化/活化最大失重速率出现的温度从300℃附近降低至200℃附近,最大失重速率随磷酸浸渍比的增加而降低,低升温速率利于炭化/活化反应充分进行,高磷酸浸渍比利于微晶结构无序化。磷酸浸渍比的增加促进了交联反应量的增多,活性炭的2～5 nm孔容先伴随微孔增长（浸渍比0.7～1.0）,后伴随中孔增长（浸渍比1.0～1.5）;活化温度的增加促进了交联反应强度的增强,孔隙结构先逐渐收缩（400～550℃）、后发生破坏（600℃）,2～5 nm孔容递减;交联反应需＞120 min才能完成,活化时间对2～5 nm孔的发育无明显影响。论文在优化的物理活化工艺参数条件下（炭化温度450℃、活化温度800℃、活化时间120 min、水蒸气通量0.5 g/（g·char·h））,制得泥炭基活性炭样品的2～5nm孔容为0.129 cm~3/g、2～5nm孔容率为21.83%、中孔率为73.94%;在优化的化学活化工艺参数条件下（磷酸浸渍比1.5、活化温度400℃、活化时间150 min）,制得泥炭基活性炭样品的2～5 nm孔容为0.158 cm~3/g、2～5 nm孔容率为32.62%、中孔率为51.03%,孔结构优于或接近于市售国际品牌垃圾焚烧烟道气净化用活性炭。水蒸气活化法更利于中孔发育,可作为开发泥炭基垃圾焚烧烟道气净化用活性炭的优选制备途径。