کربن های فعال موادی هستند که اساساً از زغال سنگ تشکیل شده اند. زغال سنگ، با منشا گیاهی یا معدنی، از طریق یک فرآیند فعال سازی "فعال" می شود. این فرآیند که در کوره‌های مخصوص با بخار دمای بالا انجام می‌شود، باعث ایجاد گذرگاه‌های ریزی در داخل دانه‌های زغال سنگ می‌شود که میکروسپور نامیده می‌شوند که وجود آن‌ها فعالیت آن‌ها را مشخص می‌کند. پودر کربن فعال به  دلیل ماهیت زغال سنگ (سبزی، معدنی)، اندازه متوسط تخلخل آن، تعداد آنها، اندازه متوسط دانه های تشکیل دهنده آن (اندازه دانه زغال سنگ) از دیگری متمایز می شود.

کربن‌های فعال عملکرد خود را عمدتاً بر اساس سه مکانیسم عمل انجام می‌دهند:

عمل شیمیایی : یک عمل کاتالیزوری برای احیای برخی از گروه های معدنی است.

عمل شیمیایی-فیزیکی : امتیاز اصلی کربن‌های فعال، قدرت جذب است که توانایی حفظ انواع خاصی از مولکول‌ها در تخلخل آنهاست.

عمل فیزیکی:  بستری از کربن فعال می تواند فیلتراسیون مکانیکی را انجام دهد، با نتایجی مشابه اگر نگوییم بهتر از آنهایی که با فیلتراسیون روی بسترهای شنی به دست می آیند.

همچنین اثربخشی پودر کربن فعال در ارتقای فرآیندهای بیولوژیکی تجزیه آلاینده‌های آلی، با عملکردی مشابه که به طور طبیعی با نفوذ آب به خاک رخ می‌دهد، وجود دارد. 

برنامه های کاربردی:

کربن پودری  کاربردهای بی شماری در متنوع ترین زمینه ها، در تصفیه آب و هوا، در صنعت قند، در شراب سازی و غیره پیدا می کند.

به طور خاص، پودر کربن فعال با افزودن تصفیه آب:

  • برای حذف کلر (استفاده از اثر کاتالیزوری که به کاهش کلر به یون کلرید کمک می کند)
  • برای از بین بردن بوها و طعم های نامطبوع (با جذب مواد آلی که منشأ آنها را ایجاد می کند)
  • برای از بین بردن آلاینده ها (با جذب آنها) مانند حلال های کلردار، حشره کش ها، آفت کش ها، مواد شوینده و غیره.
  • برای فیلتراسیون (استفاده از قدرت فیلترینگ آن مانند فیلتر یخچال)

بستر کربن فعال نیز دارای عملکرد فیلتر مکانیکی مشابه فیلترهای شنی است. با این حال، باید در نظر داشت که در فیلترهای کربن فعال بهتر است کمترین تعداد شستشوی معکوس انجام شود. به جلوگیری از مخلوط شدن بستری که زغال‌سنگ آلوده می‌آورد، کمک می‌کند. اشباع تخلخل به دلیل عمل جذب با شستشوی معکوس ناقص می ماند. فعال سازی مجدد کربن اشباع شده از طریق عملیات حرارتی ویژه صورت می گیرد. 

پارامترهای عملیاتی برای استفاده از کربن فعال بسته به هدفی که برای آن هستند متفاوت است. ارتفاع لایه تخت معمولا بین 80 تا 120 سانتی متر باقی می ماند. در مورد کلر زدایی ، حداقل زمان تماس دو دقیقه با افزایش، می توان مدت زمان بیشتری از کربن را همراه با افت فشار کمتر به دست آورد. در هر صورت، با همان ساختار بستر فیلتر، با کاهش جریان آب، اثربخشی حذف آلاینده ها افزایش می یابد.

تاریخچه مختصری از استفاده از کربن:

منشا استفاده از زغال سنگ از زمان های قدیم رایج بوده است.

  • زغال سنگ در قدیم در هند توسط هندوها برای فیلتر کردن آب آشامیدنی وجود دارد
  • چوب زغال شده به عنوان جاذب پزشکی و عامل تصفیه توسط مصریان در اوایل 1500 قبل از میلاد مورد استفاده قرار گرفت.
  • کربن فعال پودری تا قرن نوزدهم به عنوان یک محصول تجاری در اروپا رایج بود و از چوب به عنوان ماده خام استفاده می شد. این زغال سنگ کاربرد گسترده ای در صنعت قند پیدا کرده است.
  • در ایالات متحده، اولین تولید کربن فعال به عنوان منبع خاکستر سیاه، پس از کشف تصادفی که برای سفید کردن مایعات بسیار موثر است، استفاده شد. از آن زمان کربن فعال به طور گسترده ای برای این منظور در بسیاری از صنایع مفید است. به طور خاص، حذف رنگ های آلی از پساب نساجی رایج است.
  • استفاده مستند از پودر کربن فعال در کاربرد تصفیه آب های بزرگ به قرن نوزدهم (در انگلستان) برمی گردد، جایی که از آن برای حذف بوها و طعم های نامطلوب استفاده شده است.
  • کربن فعال در مقیاس صنعتی تنها در اواسط قرن بیستم از مواد گیاهی برای استفاده در تصفیه شکر.
  • پودر کربن فعال در حال حاضر برای اهداف مختلفی از جمله تصفیه نیشکر و شکر ذرت، جذب گاز، حذف محصولات بازیابی دارویی، گریس و روغن خشک و غیره رایج است.