活性炭改性的研究进展及其应用

。
二
、
活 性炭 材料 的结构 与性质
活 性 炭 的孔 陈 结 构
,
一
活性炭材料 的结构 属 于 非结 晶性 物质
它是 由石 墨 微 晶和 将这 些石 墨微 晶连接在一 起 的碳 氢
。
化 合 物组 成
积
、
,
其 固体部 分之 间 的间 隙形 成 了 活 性 炭 材料 的孔 隙
、
活 性 炭 的孔 隙结构 是 指孔 隙容
、 、
,
如
孔容 的大小 等 或改 变 活性炭 的表 面 酸 碱性 在炭表面 引人 或 去除某 些 官能 团 使活性 炭 具 有某种 特殊的吸 附性 能 和 催化特性 目前 活性炭广泛 应用 于 化学 轻工 食 品和石 油等工
。
,
业 中的脱色
、
去臭
、
净化和 三 废处理 等 其应用 领域广泛
,
,
市场前景广阔
。
四
活 性炭材 料在环 境保 护 中的应用
活 性 炭 材 料在 水 处 理 中的应 用
一
活性炭在水处 理 中主要用 于
油
、
污 水 源 的 净化 川
。
,
用 活 性 炭 吸 附 水 中有 机 物
、
颜色
而
、
臭味
和
、
苯 酚 等 有机 工 业 废 水 处理
,
川 等 「 研 究 了活性炭对 土 臭素
【”
甲基 异 茨 酸
,
状活性炭
、
活性炭纤 维 等 作为 一 种性能优 良的吸 附剂
。
,
。
,
活性炭材 料具 有独特 的吸 附表面结构 特
,
性是 表 面化学性能所 决定 的
活性炭材料 的化学性质稳定
。
机 械强 度高
,
耐酸
、
耐碱
、
耐热
,
不
溶 于 水与有机 溶 剂 孔径
、
可 以 再 生 使用
,
可 以 通 过一 些 物理
、
,
、
化学 处 理来改变其表 面 的微孔结构
来增加活性炭 材料 的 比表面积
,
、
调节孔径及 其分布 使活性炭材料的吸 附表面结构发 生 改变
。
,
,
从
而改 变活性炭材 料 的物理 吸 附性能 理
,
活性 炭生 产包括两 大工 序
, ,
首先对原 料进 行炭化处 理 以 除去
和 空气
,
其中的可挥 发组 分 然后 用合适 的 氧化性 气体
进而 形成发达 的孔 隙结构
。
,
使金 属 离 子 先在其 表 面 上 吸 并 通 过金属 离子或金属 对被 吸 附物 的 较 强 结合 力 增 加 活性
,
,
炭对被 吸 附物 的吸 附性 能
、
李 德伏 等 〔 分 别将 活 性 炭浸 演 在 金 属 含 量 不 同 的
水溶 液
,
’
,
水溶
浓
和
研究其对吸 附 乙 烯性 能 的影 响
。
,
。
等
”
通 过 加 载金属
还原
。
等
”〕
研 究 了 在炭催化 剂 上 用
还原
在
℃
一
℃温 度范 围 内
,
,
活性 炭 的表 面积 在
。
的 反 应 中起 着 重要 的
作用
,
随着活性 瞬比表 面 积 的增大
、
反 应 中活性 炭 的活 性 增 大
五
展
望
,
目前 活性 炭材 料 的在环 境保护 领 域 的用途 还 不 够广泛 深人
, ,
可 调整 活性炭 的表面 酸性到适宜值
。
氧化后活性 炭表 面 的几 何形状变
范延 臻等研 究 了表面氧化改性对活性 炭吸 附各种有机 物性 能 的影 响 结果 表 明 硝
,
酸 氧化 可显 著增加活性 炭表面 酸性基 团的含量 ’ “ , 刘 文 宏 等 〔 〕 用浓 使 分别在 常温 和沸腾状 态下 对 活 性 炭进 行改性 性 炭经 常温浓
和孔 容却明显 减小
还 原改性
,
研 究结 果 表 明 改性后
,
活
改性后
,
比表 面 积 和 孔容都 明显 提高
,
而 经 沸腾 浓
。
比表 面 积
但
整性方式都使活性炭表
,
面 产生 更多 的含 氧基 团
表面 还原 改性是指通 过还 原 剂在适 当的温 度下 对 活性炭材料表面 官能 团进行还 原改性 提高含 氧碱性 基 团 的 比含量
曰 ‘
并展望 了活性炭材料改性的前景 表 面性质 改性 应用
一
、
前
目
,
侣目
活性炭是 一 种具 有 三 维 空 隙结构 和 大 比 表 面 积 的人 工 炭 材料制 品 它 主要 由碳 元 素 一 组 成 川 是 一 种优 良 的吸 附剂 活 性炭材料 主要 包 括粉末 状 活性炭 分数 为
,
。
、
质量 颖粒
,
、
醋基 的极性 和 亲水 性
。
常用 的氧化剂 主要 有 目前研 究 的热点是 通 过
的氧化性 比较温 和 得更 加均一
。
,
等 等强 氧化 剂对活性炭表 面 进 行氧化改性
。
和
等
’〕
采用 硝酸
,
和 次 抓酸对 活性 炭进行氧化 处理
’
认为
是最 强 的氧化剂
。
,
产 生 大量 的酸性 基 团
中国环 境科 学学会 学术年会优 秀论 文 集
活 性 炭 改 性 的研 究进 展 及 其 应 用
蔡芬芬
桂 林 工 学院
摘
要
朱义 年
梁 美娜
环 境 工 程 与保 护评 价 重 点 实验 室
,
广西
桂林
。
活性炭是 一 种应用广泛 的吸附剂
。
其性能取 决于它的孔 隙结构 和表面化学性质
,
、
为 了提 高其
、
吸附效率 和 改善其吸附选择性能及 其催化性能
, , , , ,
对活 性炭材 料产 生 重 要 影 响 的化学 官能 团 主 要 是 含 氧官能 团 和 含 氮官能 团 酸 性 官能 团
、 、
多种含氧官 能 团有
可 分为强 酸基
、
中性 官能 团 和碱 性 官能 团
’ 〔
。
这 也 是 活性 炭 最 主 要 的活 性 基 团
、
,
弱酸基
、
酚 经基
、
拨基 等表 面 化学性 质 的 不 同对 活 性炭 的 酸碱性
用 于 处理 饮用 水 及 微 污 染水净化
以 其可 以 高效 去 除水 中溶解性有机 物 和 致 癌 突 变物
出水 安全
臭氧 优质 而
,
备受瞩 目和 重视
二
。
活 性 炭材 料在 烟 气 治 理 中的应 用
,
目前
我 国的煤炭燃烧过程 中排放 出的
、
和
,
是 主要 的大 气污 染物
,
,
而 改性 后 活性炭
润湿 性
、
吸附
选择性
、
催化 特性
电负性 质 等都产 生影 响
三
、
活 性炭 材料 的 改 性
表 面 物 理 结 构 特性 的 改 性
一
活性 炭材 料 的吸 附表 面 结构 改 性就 是指 在 活 性 炭 材料 的制 备过程 中通 过 物理 或 者化学的方法
第二 章 环 境 污 染防 治技 术研 究与 开 发
,
改性 活性 炭对 有机 物 的去除研究不 够
,
尚有许 多巫 待解决 的问题
、
,
。
为 了进 一 步提 高活性 炭对 不 同污 染 物 的吸 附效能
往往需要对活性炭 的孔 隙结构进行调 整 以 改变其表 面 表 面化学性质改性
。
化学性质
本 文对 活性炭材料表 面 结构特性改性
和 电化学性质改性 作 了综述
,
包括氧化改性
、
还原 改性
负
载金属改性 等 关扭 词
就活性炭材料在环 境污水处 理 以 及大气污染防治方面的
应用进展进 行 了评述 活性炭材料
,
。
亚 萍 等 〔 对 活性 炭 电吸附处 理 水中氯仿进 行 了研 究 叫
,
从 吸 附动力 学与吸 附热力 学角度 两 方 面研
,
究 了加 电场对 活性炭吸 附水中氯仿 的影 响
。
发 现 活性炭吸附量 随电位 的增加 而逐 渐提高
,
吸附速
度加快
阳极极 化有利 于 活性炭对氯仿的吸 附
、
阴极极 化抑 制活 性 炭对 氯仿 的吸 附
。
材料 的脱硫 脱硝处 理 效果 好 投资运 行费用低 且 易于 再 生 利用 等优点而 引起人 们的关注 在 洲 炭 载金 属 脱硫 剂方 面 等【 研 究 了炭 载金 属 铜 和 钵 脱硫 剂 的脱硫性 能 邱 琳 等 研 究 了用
,
,
碳酸钠溶液 改性的活 性 炭 比 普通 纯 活性 炭 脱 硫 剂 的硫 容提 高 近 改性 活性炭 纤 维研 究其对 二 氧化硫 去 除性 能的影 响 的反 应
、
时
,
吸 附量 下 降
一
妙
‘, 等 〔 研 究发现
,
还 原 碱性活性炭对水溶 液 中
硝基 苯 和
硝基
苯 酚的吸 附