活性炭表面化学改性及应用研究进展
第8卷 第19期 2008年10月1671 1819(2008)19 5463 05科 学 技 术 与 工 程Sc i ence T echnology and Eng i neer i ngV ol 8 N o 19 O ct . 2008 2008 Sci T ech Engng化工技术活性炭表面化学改性及应用研究进展陈孝云 林秀兰 魏起华 林金春 欧水丽(福建农林大学材料工程学院,福州350002)摘 要 活性炭表面官能团的种类与数量决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特性。
通过改变活性炭表面官能团的种类与数量、消除某些基团或者负载增加活性中心,可以改善活性炭对特定吸附质的吸附能力。
论述了活性炭表面化学性质的氧化、还原、酸碱、等离子体、金属负载和电化学等改性及其应用研究进展。
关键词 活性炭 吸附 表面化学改性 表面化学性质中图法分类号 TQ 424 1; 文献标志码 A2008年5月27日收到国家自然科学基金(30571461)、福建省科技厅星火计划项目(3182)、福建省自然科学基金(2008J 0225)、青年教师基金(08B20)资助第一作者简介:陈孝云,男,硕士,讲师,研究方向:离子液体和炭材料。
E ma i :l chenxy_d icp @126 co m 。
活性炭因孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、灰分含量低、化学性质(耐酸、耐碱、耐热)稳定、机械强度高、不溶于水和有机溶剂、可再生重复利用等优点,被广泛用于治理水体、空气、土壤等环境中有机、无机、细菌及尘埃等污染物[1 3]。
但由于活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭,制约我国活性炭行业迈向更高层次的应用[3 5]。
将活性炭改性处理,研制出对污染物高效、深度净化的功能活性炭,是降低活性炭使用成本、扩大其使用范围、提高其利用效率的有效途径,是活性炭行业未来发展方向[4,6]。
活性炭改性主要是通过一些物理、化学处理,改变其孔隙结构(如孔容、孔径大小与分布等);改变活性炭表面的酸、碱性;或者在活性炭表面引入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[7 10]。
此外,采用不同的活化方法或不同的活化剂也可以实现制备不同孔径分布及不同表面化学特性的活性炭[11]。
目前,针对活性炭表面化学性质改性的方法主要有氧化改性、还原改性、酸碱改性、等离子体改性、金属负载改性和电化学改性等[8 15]。
1 活性炭表面化学性质活性炭的吸附特性不但取决于它的孔隙结构,而且取决于其表面化学性质,表面化学性质决定了活性炭的化学吸附[9]。
化学性质主要由表面的化学官能团的种类与数量、表面杂原子和化合物确定,不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质的吸附有明显差别[16]。
因此对活性炭表面化学结构进行化学改性,使其吸附具有更高的选择性具有重要的意义。
活性炭表面官能团一般分为含氧官能团(图1)和含氮官能团(图2);含氧官能团主要有羧基、酚羟基、羰基、内酯基及环式过氧基等,含氮官能团可能存在形式有两类酰胺基、酞亚胺基、乳胺基,类吡咯基、类吡嘧啶基等[11 13]。
图1 活性炭表面含氧官能团图2 活性炭表面含氮官能团2 活性炭表面化学改性活性炭表面官能团作为活性中心支配了活性炭表面化学性质,而活性炭表面官能团的数量和种类主要是由生产活性炭的原材料和活化方法所决定,而对成品活性炭进行改性处理改善其吸附性能,具有重要的意义。
2 1 表面氧化改性氧化改性主要是用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面进行氧化处理,从而提高表面的含氧酸性基团的含量、增强表面的极性、降低零电点p H值,而表面极性较强的活性炭易吸附极性物质。
目前对活性炭氧化改性主要采用HNO3、H2O2、HC l O和H2SO4等[16 19]。
M or w ski等[20]用HNO3对活性炭进行氧化处理,研究发现HNO3处理后的活性炭对三卤甲烷的吸附性能大幅度提高。
V i n ke等[21]用HNO3和HC l O对活性炭进行改性。
研究发现经强氧化剂HNO3改性后活性炭表面酸性基团大量增加,微孔结构塌陷,比表面积降低;经氧化性比较温和的HC l O改性后活性炭表面的含氧基团增多,但微孔结构和比表面积变化不大。
刘守新等[22]通过臭氧化处理活性炭,研究发现臭氧化处理后活性炭表面含氧酸性官能团数量和表面酸度增加,对Cr6+的吸附速率和吸附容量增大。
单晓梅等[23]用不同浓度的HNO3和(NH4)2S2O8对煤基活性炭和椰壳活性炭进行改性,研究发现高浓度HNO3处理后活性炭表面积和孔体积降低,而低浓度HNO3处理后活性炭表面和孔容有所增加;(NH4)2S2O8氧化改变了煤基炭的微孔孔径分布,但对椰壳炭的微孔孔径分布几乎没有影响;另外,HNO3改性后活性炭表面羧基数量明显增加,(NH4)2S2O8改性后活性炭表面酚羟基和内酯基数量增加较多。
高首山等[24]用HNO3、H2SO4和C l2对活性炭纤维进行改性,研究发现活性炭纤维表面化学处理可以改变活性炭纤维表面的酸碱性、极性,对SO2的吸附起到良好作用。
用液相氧化和气相氧化的方法提高活性炭纤维表面酸性官能团的含量,分别使活性炭纤维对SO2的动态吸附能力提高65%和32%;用C l2处理的活性炭纤维表面极性改变,对SO2的动态吸附能力提高45%。
王琳等[25]用强氧化剂对活性炭进行改性,研究发现改性后活性炭表面官能团的性质发生改变,使原来具有催化还原能力的官能团变为具有氧化能力的官能团,从而抑制了活性炭中亚硝酸盐的形成,使水中亚硝酸盐浓度从未改性活性炭的2 0m g/L降低为改性后的0 01m g/L。
2 2 表面还原改性还原改性主要是通过还原剂在适当的温度下对活性炭表面进行还原处理,从而提高活性炭表面碱性基团的含量,增强表面的非极性,这种活性炭对非极性物质具有更强的吸附性能[7,8]。
活性炭的碱性主要是由于其无氧的Le w is碱表面可以通过在还原性气体H2或N2等惰性气体下高温处理或在氨水中浸渍处理得到碱性基团含量较多的活性炭[13]。
高尚愚等[26]用H2改性活性炭,研究发现H2改性后活性炭表面的含氧官能团减少,特别是含氧酸性官能团显著减少;H2还原处理时大部分酸性官能团和少部分碱性官能团在高温下被分解成CO2、CO 及水等低分子产物从活性炭上脱离,因此含氧官能团总量减少。
万福成等[27]用氨水和苯胺对活性炭进行改性处理,研究发现改性后消除了部分表面阴性基团,增强了对Au3+的吸附能力。
因为用浓氨水、苯胺等极性溶液浸泡,活性炭表面酸性基团与氨水或苯胺反应,再加热除去,增大了孔半径,有利于较大的AuC l4 离子进入孔隙,另外降低了活性炭表面的电负性对AuC l4 离子的静电排斥作用,从而提高活性炭的吸附能力。
M anuel等[28]将活性炭进行有选择的改性,通过检测改性活性炭试样表面化学性质、结构特性以及对不同染料的吸附效果发现,活性炭表面化学性质在染料吸附过程中起到关5464科 学 技 术 与 工 程8卷键的作用,经H2在700吹扫处理的活性炭对多种染料有很好的吸附效果;而笔者课题组研究也表明经氨水改性处理的椰壳活性炭对水中有机微污染物(低级醇类)的去除具有很好的效果。
范延臻等[29]研究认为去除水中有机物为目的的活性炭表面改性的研究方向应为,减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性;但刘成等[30]对两种活性炭进行了氨水改性,研究发现并非活性炭表面的疏水性越高越好,当活性炭的疏水性过高时活性炭与水的亲和性差,难以赶走活性炭孔隙内的空气并置换成水,从而对溶解在水中的有机化合物的吸附效果变差。
2 3 表面酸碱改性酸碱改性是利用酸、碱等物质处理活性炭,根据实际需要调整活性炭表面的官能团至所需要的数量制得功能化高品质专用活性炭。
对活性炭进行酸碱改性可以缓解活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭等问题,目前常用的酸碱改性剂有HNO3、H2O2、HC l O、H C l、柠檬酸、N a OH、氨水等[11,17,30 34]。
陈孝云等[34]研究了酸碱2步改性对活性炭吸附水相中C r(!)的影响。
将活性炭(AC0)在HNO3溶液中氧化(AC1),然后在Na OH和NaC l的混合液中处理(AC2)。
研究发现活性炭经2步改性后其对C r(!)的吸附容量和吸附速度均显著改变。
吸附容量和吸附速度大小依次为AC2>AC1>AC0;改性活性炭表面积下降,表面含氧酸性官能团数量增加;HNO3液相氧化处理使活性炭表面生成带正电含氧酸性官能团,第2步改性后活性炭表面酸性官能团H+部分被Na+取代表面酸性降低;认为表面较多的含氧酸性官能团(与AC0相比)、适宜的表面p H(与AC1相比)是AC2所表现出较高C r(!)吸附容量的主要原因。
张丽丹等[33]对活性炭改性酸碱处理,研究发现改性后活性炭的比表面积增加,活性炭的吸附活性提高,对苯的吸附能力容量显著提高。
Sukdeb等[11]用酸和氨水处理改性活性炭,研究了其对氰尿酸的吸附和热力学特性。
Chen 等[31,32]研究表明:Na OH处理可以增加活性炭表面羟基的数量;HC l处理可以大量增加诸如酚羟基、内酯基等含单键氧官能团的数量;柠檬酸处理后的活性炭虽然比表面积降低34%,但对铜离子的吸附能力却增加140%。
2 4 表面等离子体改性传统活性炭表面碱性官能团的引入主要是通过氨水浸渍和高温脱氧等方法。
近年来研究表明,通过氧氮等离子体(oxygen plas m a,P O2;n itr ogen plas m a,P N2)和CF4等离子体改性活性炭表面引入含氧、氮和含氟的官能团在一些特殊领域的应用表现出良好的效果[35 40]。
解强等[39]用低压O2/N2等离子体对商品煤基活性炭进行表面改性,研究发现活性炭经P O2改性后在炭表面上引入大量的含氧官能团,经P N2改性的活性炭随着活性炭表面改性强度的提高,表面含氧酸性官能团逐渐减少含氮官能团逐渐增加,获得富含硝基、胺基和酰胺基的活性炭。
且在同功率下P O2改性时活性炭烧失率比P N2改性的高,在P O2改性过程中活性炭烧失率随等离子体发生功率的增大而升高,而在P N2改性过程中活性炭烧失率随着等离子体发生功率的变化存在一峰值:在低功率范围内随功率的增大而增大,在高功率范围内随功率的进一步增大反而降低。
陈杰瑢等[41,42]对活性炭纤维进行远程等离子体表面改性,研究发现在远程区等离子体中电子离子对样品的刻蚀作用被抑制,活性炭纤维经远程等离子体表面改性后,其表面含氧官能团增加,对碱性染料结晶紫的吸附性能增强;当放电时间、放电功率、放电压力一定时从放电区至远程区40c m处,P N2处理后的活性炭纤维的吸附能力明显增强,远程区40c m以远,活性炭纤维的吸附力基本稳定;当放电压力、放电功率、远程距离一定时,随放电时间增加,活性炭纤维表面生成更过的自由基,表面酸性增强,对碱性染料结晶紫的吸附能力增强。
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用一、本文概述活性炭，作为一种广泛应用的吸附剂，因其高比表面积、优良的吸附性能和化学稳定性，在水处理领域扮演着重要角色。
然而，原始的活性炭在某些特定应用场合下可能表现出吸附容量有限、选择性不高等不足，这就需要对活性炭进行改性，以提高其在水处理中的性能。
本文旨在探讨活性炭的改性方法，并分析改性活性炭在水处理中的应用及其效果。
我们将详细介绍活性炭的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等多种方法，并阐述其改性原理和效果。
接着，我们将通过案例分析，探讨改性活性炭在水处理中的实际应用，如去除重金属离子、有机物和色度等。
我们将对改性活性炭在水处理中的应用前景进行展望，以期为推动活性炭在水处理领域的应用和发展提供参考。
二、活性炭基础知识活性炭，作为一种多孔性的炭质材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，尤其是水处理领域。
其基础知识的掌握对于理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用至关重要。
活性炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和灰分组成，其中碳元素含量一般在80%以上。
活性炭的多孔结构赋予了其巨大的比表面积和优异的吸附性能。
活性炭的孔结构包括大孔、中孔和微孔，这些孔的存在使得活性炭能够吸附分子大小不同的各种物质。
活性炭的吸附性能主要取决于其表面化学性质和孔结构。
表面化学性质包括表面官能团的种类和数量，这些官能团可以影响活性炭与吸附质之间的相互作用力，从而影响吸附效果。
孔结构则决定了活性炭的吸附容量和吸附速率。
活性炭的制备方法多种多样，包括物理活化法、化学活化法和化学物理联合活化法等。
不同的制备方法可以得到不同性质的活性炭，从而满足不同应用场景的需求。
在水处理领域，活性炭主要用于去除水中的有机物、重金属离子、色度、异味等污染物。
其吸附过程包括物理吸附和化学吸附，通过这两种吸附方式的共同作用，活性炭可以有效地净化水质，提高水的饮用安全性。
活性炭的基础知识包括其组成、结构、性质、制备方法和应用等方面。
改性活性炭2
1 活性炭的表面官能团活性炭的表面化学性质决定了其化学吸附特性。
化学性质主要指活性炭表面的化学官能团,可分为含氧官能团和含氮官能团;含氧官能团又可分为酸性含氧官能团和碱性含氧官能团:酸性基团有羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基及环式过氧基等,碱性氧化物普遍认为是苯并噁口英钅翁的衍生物或类吡喃酮结构基团。
酸性氧化物使活性炭具有极性的性质,有利于吸附各种极性较强的化合物;碱性化合物易吸附极性较弱或非极性物质。
2 活性炭的表面改性化学官能团作为活性中心支配了活性炭表面化学性质,而活性炭表面官能团的数量和种类主要是由生产活性炭的原材料所决定,从而对成品活性炭进行改性处理以改善其吸附性能就有一定的意义。
活性炭表面化学性质的改性可以从氧化改性、还原改性、酸碱处理改性、负载金属改性、酸碱改性等方面进行。
下面分别加以论述:2. 1 氧化改性一般活性炭属于非极性物质,由于它的疏水性,使它可以在水溶液中有效吸附各种非极性有机物,但吸附溶液中具有一定极性的亲水性的溶质就有困难。
天然有机物中的非腐殖质物质包括碳水化合物质、蛋白质、肽类、氨基酸、脂肪和色素等许多低分子量有机物以及藻类有机物等。
一般说来,这类有机物易被微生物分解。
近年来的研究表明,消毒副产物相当一部分是来自水中的非腐殖质部分的天然有机物,按DOC 计算,与腐殖质部分的天然有机物形成的消毒副产物相比,二者比例相当。
而这部分物质在常规处理工艺中的去除作用较弱,因此可以通过改变活性炭表面碱性和酸性基团的含量,从而对活性炭进行氧化处理以提高对此类物质的吸附能力。
氧化改性主要是利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理,从而提高表面含氧基团的含量,增强表面的极性。
表面极性较强的活性炭易吸附极性物质,从而可以达到吸附回收或废水处理的目的。
当前对活性炭氧化改性研究主要以硝酸氧化改性为主,此外针对过氧化氢和次氯酸的研究也较多。
对活性炭进行氧化改性处理可使其化学性质和微孔结构同时发生改变,缓和的氧化改性处理可使活性炭表面的含氧集团增多,结构的微孔变化不大,吸附性能变化也不大;强氧化改性则使其微孔结构遭破坏,过渡孔系增多,吸附性能明显降低。
活性炭表面氧化改性技术及其对吸附性能的影响
浙 江 农 林 大 学 学 报
!"#$ 年 $! 月 !% 日
后处理技术 ! 主要是表面改性技术 " 因此 ! 在生产条件确定的情况下 ! 通过采取特定的技术对活性炭进 行表面改性 ! 可以对活性炭的表面结构特征和化学性质进行定向调控 ! 从而改变活性炭的吸附性能 " 近年来 ! 国内外研究人员采取各种技术手段对活性炭进行表面改性 ! 通过改变活性炭的表面结构特 征和化学性质 ! 试图增强它们在吸附环境中特定污染物的性能 " 目前 ! 活性炭表面改性技术已经成为活 性炭研究领域的一个新的热点 " 围绕这一课题 ! 国内外学者开展了很多研究工作 ! 取得了大量的研究成 果 " 这些研究为扩展活性炭在各个领域的应用提供了新的方法和手段 " 从国内外已经报道的研究来看 ! 活性炭的改性方法很多 ! 总结起来 ! 主要包括氧化改性和还原改性 #国外文献常称作酸性改性和碱性改性 $$%&" 近年来 ! 采用等离子体方法对活性炭进行改性也逐渐开展了 越来越多的研究 " 在这 & 种主要的改性方法中 ! 表面氧化改性方法的研究历史较长 ! 研究成果较为丰 富全面 ! 因此 ! 笔者主要对活性炭的表面氧化改性技术进行详细介绍 "
基本原理 黄伟等 $'%在研究中指出 ' 表面化学官能团作为活性中心支配了活性炭的表面化学性质 ! 其中含氧官
能团对活性炭的吸附性能起着重要的作用 " 因此 ! 活性炭的表面氧化改性技术主要是在不同的温度下利 用强氧化剂 ! 对活性炭表面进行氧化处理 ! 从而提高表面含氧官能团的含量 ! 增强表面极性以及对极性 物质和金属离子的吸附性能 " 目前 ! 国内外研究者在活性炭的氧化处理中采用的改性氧化剂种类很多 ! 主要有硝酸 ( 过氧化氢 ( 臭氧 ( 硫酸 ( 盐酸 ( 氨基酸 ( 单宁酸等 $(&&%! 其中试验研究结果表明 ' 改性效果较强烈的是硝酸改性和臭 氧改性 )
活性炭表面化学改性及应用研究进展
第 ８卷
第 １ ９期
２０ ０ ８年 ｌ
程
Ｖｏ ． Ｎ ． ９ Ｏｃ ． ２ ０ １８ ｏ １ ｔ ０８
１７ —８９ ２０ ）９５ ６ －５ ６ １ １ １ （０ ８ １ —４ ３０
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ
（４ ａ） （Ｓ ａ）
维表 面 酸 性 官 能 团 的 含 量 ， 别 使 活 性 炭 纤 维 对 分
图 ２ 活性 炭 表 面 含 氮 官 能 团
Ｓ 的动 态 吸附 能力 提高 ６ ％ 和 ３ ％ ； ｃ 处理 Ｏ ５ ２ 用 ｌ
的活性炭纤 维表 面极性 改 变 ， Ｓ 的动态 吸 附 能 对 Ｏ 力提 高 ４ ％ 。王琳等 强氧 化剂 对 活性 炭 进行 ５ 巧用
团主要有 羧基 、 羟 基 、 基 、 酚 羰 内酯 基 及环 式 过 氧 基
构（ 如孔容、 孔径大小与分布等） 改 变活性炭表面 ；
的酸 、 性 ； 者 在 活 性 炭 表 面 引 入 或 去 除某 些 官 碱 或 能团使活 性 炭 具 有 某 种 特 殊 的 吸 附 性 能 和 催 化 特
途径 ， 活 性 炭 行 业 未 来 发 展 方 向＿６。 活性 炭 改 是 ４ ． Ｊ 性 主要是 通 过 一 些 物 理 、 学 处 理 ， 变 其 孔 隙 结 化 改
化 学结 构进 行化 学 改性 ， 其 吸 附具 有更 高 的选 择 使 性具 有 重 要 的意 义 。 活 性 炭 表 面 官 能 团 一 般 分 为 含 氧官 能 团（ ｉ 和 含氮 官 能 团 （ ２ ； 氧 官 能 图 ） 图 ）含
㈤ ２ 活 性 炭表 面化 学 改 性
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究一、活性炭再生的意义活性炭再生的目的是为了恢复其吸附性能，延长使用寿命，减少生产成本，节约资源。
活性炭再生不仅可以减少对环境的污染，还可以实现资源的再利用，具有重要的经济和环境效益。
研究活性炭再生技术对于实现清洁生产和循环利用具有重要的现实意义。
二、活性炭再生的方法活性炭再生的方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是指采用高温脱附、压力变化等物理手段进行再生；化学法是指采用化学试剂对活性炭进行处理；生物法是指利用微生物对活性炭进行再生。
物理法和化学法是目前应用较为广泛的再生方法。
1. 物理法物理法的再生方法包括高温脱附、换热再生和压力变化等。
高温脱附是指将饱和吸附剂在高温下进行加热，通过升高温度来驱除吸附在活性炭孔隙中的物质，达到再生目的。
换热再生是指利用其他热载体通过热交换的方式来对活性炭进行再生。
而压力变化则是通过改变活性炭所处环境的压力来实现对活性炭的再生。
2. 化学法化学法的再生方法主要包括氧化法、还原法和酸碱法等。
氧化法是指将活性炭暴露在氧化剂中，使其与被吸附的物质发生氧化反应，从而达到再生的目的。
还原法则是指将氧化的活性炭暴露在还原剂中，还原被氧化的活性炭。
酸碱法是指利用酸碱溶液对活性炭进行处理，使活性炭脱附被吸附的物质。
三、活性炭改性的意义活性炭改性的目的是为了提高其吸附性能，扩大其应用领域，增加其使用寿命。
通过对活性炭进行改性处理，可以使其在医药、食品、环保等领域发挥更大的作用。
研究活性炭改性技术对于提高活性炭的使用性能具有重要的意义。
四、活性炭改性的方法活性炭改性的方法主要包括物理改性、化学改性和复合改性。
物理改性是指通过改变活性炭的外部形貌和孔结构来提高其吸附性能。
化学改性是指利用化学方法改变活性炭的表面性质和化学成分，以提高其吸附性能。
复合改性则是指通过将活性炭与其他吸附材料或催化剂进行复合，以提高其吸附性能。
2. 化学改性化学改性的方法主要包括氧化改性、硫化改性和氮掺杂改性等。
活性炭电极材料的表面改性和性能
关键词 ： 活性炭； 双电层 电容器 ： 表面改性 ； 电极材料； 比电容
中 图分 类 号 ： ０ ４ ６９
Ｓ ｆ ｃ ｏ ｉｉ ａ ｉ ｎ ａ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｏ ｔｖ ｔ ｄ Ｃａ ｂｏ ｕｒ ａ ｅ Ｍ ｄ ｆｃ ｔ ｏ ｎｄ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆ Ａｃ ｉａ ｅ ｒ ｎ
【 ｔ ｌ】 Ａｒｉ ｅ ｃ
ＷＷＷ． ｘ ｐ ．ｄ ｃ ｗｈ ｂ．ｋｕ ｅ ｕ．ｎ
活性炭 电极材料的表面改性和性能
刘 亚 菲
胡 中华
许
琨
郑 祥 伟
高
强
（ 大学化学 系， 同济 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２
摘要 ： 以硝酸 、 双氧水 、 氨水三种化学试剂分别对 活性 炭进行表面改性， Ｎ 吸附法和 Ｆ Ｉ 用 ２ Ｔ Ｒ表征炭材料改性 前后孔结构和表 面官能团的变化 ． 制备 了以改性活性 炭为电极材料 ， ＯＨ溶 液为 电解质 的模拟 双电层电容器． Ｋ 用恒流充放 电、 循环伏安 、 交流阻抗等方法考察 了双 电层 电容 器的电化 学性 能． 结果表 明， 改性活性炭 比表 面积 和平均孔径有所降低， 并且在炭材料表面 引入 了含 氧或含氮官能团， 如—０Ｈ、 Ｃ —ＮＨ 等， ＞ Ｏ、 使炭材料 的润湿
ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｇ ｏ ｐ ，ｓ ｃ ａ ｙ ｒ ｘ ｌ ａ ｂ ｎ ｌ ｎ ａ ｄ ｇ ｎ ｎ ｔ ｅ ｃ ｂ ｎ ｕ ｆ ｃ ．Ｔ ｅ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｒ ｕ ｓ ｕ ｃ ｏ ａ ｒ ｕ ｓ ｕ ｈ ｓ ｈ ｄ ｏ ｙ ，ｃ ｏ ｙ ，ａ ｄ ｍ ｏ ｅ ，ｏ ａ ｏ ｓ ｒａ ｅ ｈ ｓ ｕ ｃ ｏ ａ ｉ ｒ ｉ ｈ ｒ ｉ ｇ ｏ ｐ
活性炭的改性及电吸附除磷研究
活性炭的改性及电吸附除磷研究秦玉莹李豪飞（四川大学建筑与环境学院，四川成都,610065）摘要以果壳活性炭为原料，采用NaOH活化法在不同配比下制备改性活性炭，分析改性前后活性炭的表面性质及电化学性能变化，并将活性炭制备成电极材料对含磷废水进行电吸附实验,探究活性炭吸附除磷性能。
结果表明:改性后的活性炭孔隙变得发达，比表面积及中孔含量增加，微孔孔径变宽，比电容较大,具有良好的双电层电容特性，其中AC1由于丰富的孔结构，比电容最大，达到了110.51F-g-1。
电吸附除磷实验中，改性活性炭较未改性活性炭具有更大的磷吸附量,AC1最高饱和吸附量达到了4.55mg-g-1，比未改性活性炭提升了41.74%;电吸附除磷实验结果更加符合准一级动力学过程。
关键词：活性炭NaOH改性电吸附磷磷是引起江河湖泊富营养化的关键因素，因此去除水体中的磷显得尤为重要目前，常用的除磷技术中物化法治理成本高，易产生污泥;生物法去除效率较低。
电吸附技术（EST,又称电容去离子技术一CDI）作为一种新型水处理技术，高效低耗、操作简单、无二次污染，在污水除磷领域具有巨大的发展前景2&电极材料作为电吸附技术的关键因素，其性能的优劣直接影响除磷效果。
活性炭来源广泛、价格低廉,且比表面积大、导电性好，是电吸附技术常用的电极材料。
但活性炭微孔含量较高，常通过改性来调控孔隙结构&有研究表明，氢氧化钠活化法能提高炭面积孔体积，孔径分布更加集中闪，增强活性炭的吸附性能&本研究通过不同配比的NaOH活化改性活性炭，分析了改性前后活性炭的孔结构变化及电化学性质,以及电吸附除磷性能，为活性炭用于电吸附除磷提供理论基础&1材料和方法1.1改性活性炭的制备实验所用原始果壳活性炭购买于河北承德，将活性炭洗净烘干，研磨过200目筛，得到活性炭粉末记为AC0&常温下分别称取5g、10g、15g NaOH 与10g活性炭混合,加适量水溶解，浸渍24h后放入干燥箱烘干&然后把烘干后的样品放入管式炉中，在氮气气氛下以5°C-min-1的速率分别升温至850C,活化时间为1h,然后自然冷却至室温后取出样品&先用盐酸将活化后的样品清洗至酸性,然后离洗中"箱中烘干24h后过200目筛，得到NaOH：活性炭= 0.5!、1!、1.5!的不同质量配比的改性活性炭,分别记为AC0.5,AC1,AC1.5。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究1. 引言1.1 活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种常用的吸附剂，在环保和水处理领域有着广泛的应用。
随着使用时间的增长，活性炭会逐渐失去吸附性能，需要进行再生或改性以恢复其吸附性能。
活性炭的再生及改性进展研究是当前研究的热点之一，通过对活性炭再生技术和改性方法的探索，可以提高活性炭的吸附效率，并延长其使用寿命。
在活性炭的再生技术研究方面，主要包括热再生、化学再生、生物再生等方法。
热再生是目前应用最广泛的再生技术之一，通过高温使废弃的活性炭中的吸附物质挥发分解，达到再生的目的。
化学再生则是利用化学溶剂或氧化剂将吸附在活性炭上的有机物去除，而生物再生则是通过微生物降解有机物，使活性炭恢复吸附性能。
而在活性炭的改性方法探讨中，主要包括物理改性、化学改性和表面改性等方法。
物理改性通常是通过改变活性炭的孔径结构或比表面积来提高其吸附性能，化学改性则是通过在活性炭表面引入功能基团或进行表面修饰来增强活性炭的吸附性能。
表面改性则是利用纳米技术等手段对活性炭表面进行修饰，增强其吸附性能和选择性吸附能力。
通过对活性炭的再生技术和改性方法进行综合研究，可以提高活性炭吸附性能，减少其对环境的污染，同时也能为环境保护和水处理领域带来更多的新机遇和发展空间。
2. 正文2.1 活性炭的再生技术研究活性炭的再生技术研究是关于如何有效地恢复和重复利用已经使用过的活性炭材料的技术方法。
活性炭是一种具有极高比表面积和吸附性能的材料，在吸附有机物和重金属等污染物方面具有广泛的应用。
目前，活性炭的再生技术主要包括热再生、溶剂再生、化学再生和微波再生等几种方法。
热再生是目前应用最广泛的一种再生技术，通过高温处理活性炭可以恢复其吸附性能，但会降低其使用寿命。
溶剂再生则是利用溶剂将吸附在活性炭上的有机物溶解出来，再进行脱溶剂处理，使活性炭重新恢复吸附性能。
化学再生是通过化学方法将活性炭表面的吸附物去除，如氧化法、还原法等。
211060477_活性炭的双氧水表面改性及其吸附二氧化硫性能研究
包装工程第44卷第7期·46·PACKAGING ENGINEERING2023年4月活性炭的双氧水表面改性及其吸附二氧化硫性能研究杨森，赵耀辉，徐淑权，杨欢（西南技术工程研究所，重庆400039）摘要：目的制备武器装备贮存微环境用单组分的二氧化硫吸附材料。
方法采用双氧水对椰壳活性炭进行表面改性，研究改性活性炭孔隙结构、表面化学性质的变化及其对二氧化硫吸附性能的影响。
结果活性炭存在微孔和中孔，改性后活性炭比表面积略有增加，平均孔径减小。
双氧水与活性炭反应起到刻蚀作用，在活性炭表面产生了纳米尺度的网孔结构，降低了活性炭表面碳微晶有序程度，同时双氧水与活性炭反应时起到了氧化作用，提升了活性炭表面氧元素和含氧官能团含量。
体积分数为20%的双氧水改性活性炭的吸附容量最高，达到154.15 mg/g，约为改性前的5倍。
结论双氧水对活性炭经表面改性后，产生了纳米尺度的孔隙，并提升了活性炭表面含氧官能团，在两者协同作用下显著提升活性炭对SO2吸附性能，具有良好的装备应用前景。
关键词：椰壳活性炭；双氧水；吸附；二氧化硫；表面改性中图分类号：TQ424.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)07-0046-08DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.07.006Surface Modification of Activated Carbon with Hydrogen Peroxide and Its AdsorptionPerformance for Sulfur DioxideYANG Sen, ZHAO Yao-hui, XU Shu-quan, YANG Huan(Southwest Institute of Technology and Engineering, Chongqing 400039, China)ABSTRACT: The work aims to prepare single component sulfur dioxide adsorbent for storage microenvironment of weapons and equipment. Hydrogen peroxide was used to modify the surface of activated carbon. The porous structure and the change of surface chemical property of modified activated carbon were investigated and the adsorption perfor-mance for sulfur dioxide was also studied. Activated carbon had micropores and mesopores. After surface modification, the specific surface area increased and the average pore diameter decreased. Hydrogen peroxide reacted with activated carbon, resulting in etching, which generated nano-scale pore structure on the surface of activated carbon and reduced the order degree of carbon microcrystalline on the surface of activated carbon. At the same time, hydrogen peroxide reacted with activated carbon to play an oxidation role, which improved the content of oxygen elements and oxy-gen-containing functional groups on the surface of activated carbon. The activated carbon modified by 20% hydrogen peroxide possessed optimal adsorption capacity (up to 154.15 mg/g), about 5 times as much as that of unmodified acti-vated carbon. The activated carbon with surface modified by hydrogen peroxide generates nano-scale pores and im-proves the oxygen-containing functional groups. Under the synergistic effect of nano-scale pores and oxygen-containing functional groups, the adsorption performance of activated carbon for SO2is significantly improved, which has good application prospects in equipment.KEY WORDS: coconut shell activated carbon; hydrogen peroxide; adsorption; sulfur dioxide; surface modification收稿日期：2022−09−08第44卷第7期杨森，等：活性炭的双氧水表面改性及其吸附二氧化硫性能研究·47·导弹、战斗部、火炸药等武器装备具有贮存周期长、使用次数少等特点，贮存状态是其平时最基本的状态[1]。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种具有优良吸附性能的材料，广泛应用于气体净化、水处理、脱硫脱氮等领域。
随着活性炭使用时间的增长，其吸附性能逐渐减弱，导致使用寿命缩短。
为了解决活性炭使用寿命以及资源浪费的问题，研究人员开始对活性炭进行再生和改性的研究。
活性炭的再生主要包括热解再生、酸洗再生和微生物再生等方法。
热解再生是最常用的方法之一，通过高温处理活性炭，使其表面的污染物和吸附物质脱附，从而恢复其吸附能力。
酸洗再生是利用酸溶液对活性炭进行处理，溶解表面的污染物，然后用水洗涤，使其恢复吸附性能。
微生物再生是利用活性炭上生长的微生物降解吸附物质，使其重新获得吸附能力。
这些再生方法虽然能够恢复活性炭的吸附性能，但也存在一定的限制，如再生效果不稳定、再生成本高等问题。
为了改善活性炭的吸附性能，研究人员还进行了一系列的改性研究。
常见的改性方法包括物理改性和化学改性。
物理改性主要通过改变活性炭的孔径和表面形貌来提高其吸附性能。
采用高温处理、压缩和活化等方法可以增加活性炭的孔隙度和比表面积，从而增强其吸附性能。
化学改性主要是通过在活性炭表面引入功能基团或进行表面修饰，改变其化学性质来提高吸附性能。
常见的化学改性方法包括氧化改性、硝化改性、硫化改性等。
这些改性方法能够显著改善活性炭的吸附性能，提高其对特定污染物的吸附选择性。
近年来，还出现了一些新型的活性炭再生和改性技术。
采用超临界流体提取技术可以高效地去除活性炭表面的吸附物，使其再生效果更好。
利用纳米材料修饰活性炭表面可以提高其吸附性能，并增加其应用范围。
利用天然有机物对活性炭进行改性，可以提高其抗氧化性、抗高温性和抗湿度性，从而延长其使用寿命。
这些新型技术为活性炭的再生和改性提供了新的途径和思路。
活性炭的再生和改性研究对于延长其使用寿命、提高吸附性能具有重要的意义。
虽然目前已经取得了一些进展，但仍然存在一些问题和挑战，如再生效果的不稳定、再生成本的高昂等。