碳化的實質是生物質原材料中的有機物在惰性氣體中進行熱解的過程，在炭化過程中會發生化學鍵斷裂、小分子的聚合和異構化等反應。研究發現炭化溫度在 600℃以下時，隨著溫度的升高，生物質活性炭的比表面積和微孔數量會增加。炭化溫度高于 600℃時，生物炭裂解程度升高，部分孔隙遭到破壞，導致比表面積和微孔數量減少。綜上所述：炭化溫度能調節產物的比表面積、孔結構、含氧官能團等，對產物的 pH、灰分含量即吸附性能產生顯著影響。

活化是高溫條件下通過活化劑改變生物質炭基的表面形態和孔隙結構，進而得到孔徑分布更加均勻和比表面積更大的活性炭，即增加活性炭吸附性能的過程。常用的活化方法有化學活化法、氣體活化法和微波活化法。

常用的活化試劑有堿類試劑、鹽類試劑、酸類試劑 3 大類。

其中用堿類試劑活化法制備的活性炭，反應比較劇烈，活化時間短，制得的活性炭的孔隙度和比表面積大。

以KOH為例，在活化開始時KOH會與碳發生如下反應：

反應產生的堿金屬和碳酸鹽金屬進入到碳基質中，引起微孔向中孔轉變，能有效增加孔容積和比表面積，從而增加生物炭的吸附性能。

鹽類試劑作為活化劑制造甘蔗渣活性炭雖然存在環境污染、成本高昂、試劑回收困難等缺點，但工藝成熟簡單，原料利用率高。鹽類試劑的活化原理與堿類相類似，且增加了-OH、O-N、C-H 等官能團，能有效提高金屬離子的吸附性能。

其中K₂CO₃ 因毒性小、對設備的腐蝕性和對環境的危害性較小被廣泛應用于活性炭的制備，可制備中孔和微孔數量較多的活性炭。活化機理為在活化過程中 K₂CO₃  受熱分解成 K₂O  和 CO₂，K₂CO₃、C 和 K₂O繼續反應生成鉀單質和 CO，其中鉀單質會進入碳結構中，對材料產生刻蝕，從而產生孔隙結構。

反應方程式：

由反應機理可知：活化劑濃度比浸漬時間的長短和浸漬比的大小更加重要。

在以磷酸為活化劑制備甘蔗渣活性炭的過程中，活化溫度是影響生物質活性炭孔結構最為重要的因素，活化時間、活化劑濃度和浸漬比次之。以磷酸為活化劑制備甘蔗渣活性炭進行實驗，探究活化溫度對生物炭的影響。

實驗結果表明，活化溫度在 300 ～ 500℃ 時，活性炭孔隙結構以微孔為主，隨著溫度的增加，中孔和比表面積逐漸增加，在500℃微孔和中孔的容積相近，比表面積達到最大。當活化溫度繼續升高時，中孔結構比例增加，比表面積下降，這是由于碳結構收縮的原因，在 200 ～450℃時，生物聚合物碎片與酸形成了磷酸酯鍵，產生了剛的交聯結構，當溫度在 450 ～ 500℃ 時達到熱穩定極限，這些交聯結構發生斷裂而引起孔結構的收縮從而降低了孔隙率和比表面積。