我国燃煤造成的SO₂污染严重与硫资源短缺、大量进口形成尖锐对比。我国内陆煤炭主产区往往同时也是干旱缺水地区，节水型脱硫技术是迫切需求。活性焦烟气脱硫技术可实现污染物资源化利用、且节水无害，前景广阔。降低活性焦制备成本、提高活性焦脱硫性能和使用寿命对于推动活性焦脱硫技术的产业应用具有重大意义。本文采用固定床实验系统以及相关分析测试方法对活性焦脱硫特性，微观、纳观结构进行了表征和系统研究，通过各种研究手段互为支撑、相互应证，揭示了活性焦纳孔结构中S吸附、转化与迁移机制，为改善活性焦脱硫性能、定向制备脱硫用活性焦以及开发吸附质H₂SO₄高效解吸回收方法提供理论基础。本文首先以石墨烯纳米孔材料和石墨微晶纳米孔材料这两种典型多孔炭材料为研究对象，采用SEM、N₂吸附仪、Boehm化学滴定、XPS等分析方法对两种典型炭材料微观形貌、孔隙结构及表面化学特性进行了系统表征。在对典型炭材料微观结构研究基础上，采用了固定床反应系统研究了两种典型炭材料SO₂的吸附机理。研究结果表明：活性炭材料孔隙分布中，微孔是其主要孔隙构成，碳纳米管由于分子间作用力作用而趋于聚合，中孔和大孔是其孔隙主要构成；碳纳米管的石墨化程度远高于活性炭材料，C、O结合而成的含氧官能团数量远低于活性炭材料；吸附温度对类石墨微晶纳米孔材料（即活性炭材料）与石墨烯纳米孔材料（即碳纳米管）SO₂吸附过程影响机制不同，随吸附温度变化，活性炭材料内SO₂吸附始终受到物理吸附作用控制；碳纳米管SO₂吸附在不同吸附温度区间，控制吸附过程的吸附类型将发生变化，低温范围内物理吸附占主导地位，高温范围内物理吸附作用的大幅弱化使化学吸附开始发挥主导作用，SWNT和MWNT中高密度π-π*可能是SO₂化学吸附的活性位。SO₂吸附容量与不同孔径微孔的相关性分析表明，孔径小于0.7nm微孔是多孔炭材料SO₂吸附的主要孔隙结构。在典型多孔炭材料SO₂单独吸附机理研究基础上，本文利用固定床反应系统研究了气相组分O₂、H₂O对SO₂吸附、转化特性的影响；将不同反应气氛下活性焦SO₂脱除特性与活性焦孔结构、表面化学特性、吸附质赋存形态、脱附特性及赋存空间结合分析，获得了气相组分O₂、H₂O对SO₂吸附、转化的影响机制。研究结果表明：O₂促进了SO₂向SO₃的转化，氧化剂为O₂分子，符合E-R机理模型：2SO₂*+O₂→2SO₃*，SO₃会从活性位上脱附并以物理吸附形式存在，从而空出活性位继续吸附SO₂，这是O₂能够促进SO₂连续吸附、转化的根本原因；无O₂参与时，H₂O的大量吸附阻碍了SO₂向微孔内的扩散、吸附，从而降低了活性焦SO₂吸附性能；O₂和H₂O同时存在促进了H₂SO₄的形成，从而促进了SO₂的吸附、转化；SO₂、O₂的吸附、转化反应均发生在微孔中，H₂SO₄能够由微孔迁移并赋存于中孔/大孔中，使微孔空间及吸附、催化活性位释放，从而促进SO₂的吸附及其向SO₃的转化。在“气相组分对S吸附、转化促进机制”研究基础上，本文提出吸附质H₂SO₄/SO₃“极性致迁移”机制：认为在活性焦脱硫过程中，分布在微孔孔口或中孔内的极性官能团具有重要作用，可成为极性分子（H₂O分子等）的吸附中心，吸附了H₂O分子的极性中心通过极性作用或水合作用使在微孔中形成的吸附质SO₃/H₂SO₄迁移至极性中心进而以液相赋存在中孔和大孔内。本文通过HNO3溶液改性增加了活性焦表面羧基等极性官能团，从而提高了SO₂脱除性能，间接证明了吸附质H₂SO₄/SO₃极性致迁移机制的科学性。该机制是开发高性能吸附/解吸技术的理论基础，具有重要价值。