碳化的实质是生物质原材料中的有机物在惰性气体中进行热解的过程，在炭化过程中会发生化学键断裂、小分子的聚合和异构化等反应。研究发现炭化温度在 600℃以下时，随着温度的升高，生物质活性炭的比表面积和微孔数量会增加。炭化温度高于 600℃时，生物炭裂解程度升高，部分孔隙遭到破坏，导致比表面积和微孔数量减少。综上所述：炭化温度能调节产物的比表面积、孔结构、含氧官能团等，对产物的 pH、灰分含量即吸附性能产生显著影响。

活化是高温条件下通过活化剂改变生物质炭基的表面形态和孔隙结构，进而得到孔径分布更加均匀和比表面积更大的活性炭，即增加活性炭吸附性能的过程。常用的活化方法有化学活化法、气体活化法和微波活化法。

常用的活化试剂有碱类试剂、盐类试剂、酸类试剂 3 大类。

其中用碱类试剂活化法制备的活性炭，反应比较剧烈，活化时间短，制得的活性炭的孔隙度和比表面积大。

以KOH为例，在活化开始时KOH会与碳发生如下反应：

反应产生的碱金属和碳酸盐金属进入到碳基质中，引起微孔向中孔转变，能有效增加孔容积和比表面积，从而增加生物炭的吸附性能。

盐类试剂作为活化剂制造甘蔗渣活性炭虽然存在环境污染、成本高昂、试剂回收困难等缺点，但工艺成熟简单，原料利用率高。盐类试剂的活化原理与碱类相类似，且增加了-OH、O-N、C-H 等官能团，能有效提高金属离子的吸附性能。

其中K₂CO₃ 因毒性小、对设备的腐蚀性和对环境的危害性较小被广泛应用于活性炭的制备，可制备中孔和微孔数量较多的活性炭。活化机理为在活化过程中 K₂CO₃  受热分解成 K₂O  和 CO₂，K₂CO₃、C 和 K₂O继续反应生成钾单质和 CO，其中钾单质会进入碳结构中，对材料产生刻蚀，从而产生孔隙结构。

反应方程式：

由反应机理可知：活化剂浓度比浸渍时间的长短和浸渍比的大小更加重要。

在以磷酸为活化剂制备甘蔗渣活性炭的过程中，活化温度是影响生物质活性炭孔结构最为重要的因素，活化时间、活化剂浓度和浸渍比次之。以磷酸为活化剂制备甘蔗渣活性炭进行实验，探究活化温度对生物炭的影响。

实验结果表明，活化温度在 300 ～ 500℃ 时，活性炭孔隙结构以微孔为主，随着温度的增加，中孔和比表面积逐渐增加，在500℃微孔和中孔的容积相近，比表面积达到最大。当活化温度继续升高时，中孔结构比例增加，比表面积下降，这是由于碳结构收缩的原因，在 200 ～450℃时，生物聚合物碎片与酸形成了磷酸酯键，产生了刚的交联结构，当温度在 450 ～ 500℃ 时达到热稳定极限，这些交联结构发生断裂而引起孔结构的收缩从而降低了孔隙率和比表面积。