Иако немодификовани гранулисани активни угаљ има богату структуру пора, његове површинске функционалне групе су једног типа, а способност везивања са јонима тешких метала је релативно слаба. Капацитет адсорпције је често ограничен физичком адсорпцијом. Последњих година, кроз технике модификације површине као што су хемијска оксидација, пуњење металних оксида и калемљење органских лиганада, хемијска својства површине гранулисаног активног угља могу се значајно оптимизовати, пружајући ефикасан начин за побољшање перформанси адсорпције за тешке метале.
Хемијска оксидациона модификација је једна од најчешће коришћених метода. Третирањем гранулисаног активног угља оксидантима као што су азотна киселина и водоник пероксид, може се увести велики број функционалних група које садрже кисеоник-. Ове групе се комбинују са јонима тешких метала кроз реакције електростатичког привлачења и координације. На пример, после оксидације активног угља са 5 мол/Л азотне киселине у љусци кокоса, површински садржај карбоксила се повећао са 0,5 ммол/г на 2,3 ммол/г. Процес адсорпције се померио са доминације физичке адсорпције на хемијску адсорпцију, а време адсорпционе равнотеже је скраћено за 30%. Штавише, оксидациона модификација такође може повећати површинску густину негативног наелектрисања и путем јонске размене побољшати селективну адсорпцију катјона.
Учитавање металних оксида модификује материјал увођењем металних активних места са високим афинитетом на површину гранулисаног активног угља, чиме се конструише синергијски адсорпциони систем „порозне структуре - металног места”. Истраживања су показала да површинске групе напуњеног магнетног гранулисаног активног угља могу да формирају унутрашње комплексе са њим, са капацитетом адсорпције од 126 мг/г, што је 4,2 пута више од немодификованог узорка. Штавише, може се брзо одвојити и повратити под спољним магнетним пољем. Слично, капацитет адсорпције напуњеног гранулираног активног угља је повећан на 98 мг/г. Он не само да обезбеђује редокс места већ и побољшава ефекат хемијске адсорпције преко хидроксилних група.
Калемљење органских лиганада за модификацију укључује фиксирање органских молекула са специфичним хелатним функцијама на површину гранулираног активног угља преко ковалентних веза, чиме се постиже циљана адсорпција јона тешких метала. На пример, гранулирани активни угаљ накалемљен дисулфираматом има на својој површини функционалне групе сумпора које са њим могу да формирају стабилне хелате, са капацитетом адсорпције до 210 мг/г, и одржавајући стабилну ефикасност адсорпције у оквиру опсега. Ово решава проблем значајног пада адсорпционог капацитета традиционалних адсорпционих материјала под јаким киселим условима. Штавише, ефекат просторне стеричне сметње органских лиганада може смањити не{4}}неспецифично везивање на местима адсорпције, побољшавајући селективност за циљне тешке метале.
Међутим, модификација површине такође се суочава са изазовима: прекомерна оксидација може изазвати колапс структуре пора, што резултира смањењем специфичне површине; прекомерно оптерећење оксидима метала може довести до агломерације, смањујући ефективна активна места; брзина калемљења органских лиганада је ограничена бројем површинских хидроксилних група, а такође може да се раствори током-дуготрајне употребе. Будућа истраживања би требало да се фокусирају на оптимизацију параметара процеса модификације, развој стратегија „мултифункционалне синергистичке модификације“ и комбиновање прорачуна теорије функционалне густине како би се открио механизам интеракције између површинских функционалних група и јона тешких метала, пружајући теоријску подршку за дизајн ефикасних материјала за адсорпцију тешких метала.