Selvom umodificeret granuleret aktivt kul har en rig porestruktur, er dets overfladefunktionelle grupper af en enkelt type, og dets bindingsevne med tungmetalioner er relativt svag. Adsorptionskapaciteten er ofte begrænset af fysisk adsorption. I de senere år, gennem overflademodifikationsteknikker såsom kemisk oxidation, ladning af metaloxider og podning af organiske ligander, kan overfladekemiske egenskaber af granulært aktivt kul optimeres betydeligt, hvilket giver en effektiv måde at forbedre adsorptionsydelsen for tungmetaller.
Kemisk oxidationsmodifikation er en af de mest almindeligt anvendte metoder. Ved at behandle granuleret aktivt kul med oxidanter såsom salpetersyre og hydrogenperoxid kan der indføres et stort antal oxygenholdige-funktionelle grupper. Disse grupper kombineres med tungmetalioner gennem elektrostatiske tiltræknings- og koordinationsreaktioner. For eksempel, efter 5 mol/L salpetersyreoxidation af kokosskal aktivt kul, steg overfladens carboxylindhold fra 0,5 mmol/g til 2,3 mmol/g. Adsorptionsprocessen skiftede fra at være domineret af fysisk adsorption til at være domineret af kemisk adsorption, og adsorptionsligevægtstiden blev forkortet med 30 %. Desuden kan oxidationsmodifikation også øge overfladens negative ladningstæthed og gennem ionbytning øge den selektive adsorption af kationer.
Indlæsning af metaloxider modificerer materialet ved at indføre metalaktive steder med høj affinitet på overfladen af det granulerede aktiverede kul, hvorved der konstrueres et "porøs struktur - metalsted" synergistisk adsorptionssystem. Undersøgelser har vist, at overfladegrupperne af det ladede magnetiske granulære aktiverede kul kan danne indre komplekser med det med en adsorptionskapacitet på 126 mg/g, hvilket er 4,2 gange større end den umodificerede prøve. Desuden kan det hurtigt adskilles og genvindes under et eksternt magnetfelt. Tilsvarende øges adsorptionskapaciteten af det fyldte granulære aktiverede kul til 98 mg/g. Det giver ikke kun redoxsteder, men forbedrer også den kemiske adsorptionseffekt gennem hydroxylgrupper.
Podning af organiske ligander til modifikation involverer fiksering af organiske molekyler med specifikke chelaterende funktioner på overfladen af granulært aktivt kul gennem kovalente bindinger, hvorved der opnås målrettet adsorption af tungmetalioner. For eksempel har granulært aktivt kul podet med disulfiramat svovlfunktionelle grupper på overfladen, som kan danne stabile chelater med det, med en adsorptionskapacitet på op til 210 mg/g og opretholdelse af en stabil adsorptionseffektivitet inden for området. Dette løser problemet med et betydeligt fald i adsorptionskapaciteten af traditionelle adsorptionsmaterialer under stærkt sure forhold. Desuden kan den rumlige steriske hindringseffekt af organiske ligander reducere ikke-specifik binding ved adsorptionsstederne, hvilket forbedrer selektiviteten for måltungmetallerne.
Men overflademodifikation står også over for udfordringer: overdreven oxidation kan forårsage kollaps af porestrukturen, hvilket resulterer i et fald i det specifikke overfladeareal; overdreven belastning af metaloxider kan føre til agglomeration, hvilket reducerer de effektive aktive steder; podningshastigheden af organiske ligander er begrænset af antallet af overfladehydroxylgrupper, og det kan også opløses under lang-brug. Fremtidig forskning bør fokusere på optimering af modifikationsprocessens parametre, udvikling af "multifunktionel synergistisk modifikation" strategier og kombination af tæthedsfunktionelle teoriberegninger for at afsløre interaktionsmekanismen mellem overfladefunktionelle grupper og tungmetalioner, hvilket giver teoretisk støtte til design af effektive tungmetaladsorptionsmaterialer.