酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响
活性炭的性质及溶液pH的影响
活性炭的性质及溶液pH的影响一、吸附质（溶质或污染物）的性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
1、溶解度对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。
溶解度越小，越易吸附。
如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。
2、吸附制裁（溶质）吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。
因此吸附质（溶质）的浓度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量也变化。
3、极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
4、分子构造吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。
因为吸附速度受内扩散速度的影响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。
在同系物中，分子大的较分子小的易吸附。
不饱和键的有机物较饱和的易吸附。
芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
二、活性炭的性质由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。
因为吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。
用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。
活性炭的吸附容量附其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。
吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要求过渡孔（半径20~1000A）较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。
活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8~30目范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。
三、溶液pH的影响溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综合考虑。
溶液pH 值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。
活性炭吸附-微波解吸处理含甲苯废气的研究
作者简介： 曹
利 （９ ６）女 ， 西西 安 人 ， 士研 究 生 ， 师 ， １７ 一， 陕 博 讲 现从 事 大 气 污 染 控 制有 关 的 教 学 和科 研 。
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报（ 自然 科 学 版 ）
挥发性 有机 化合物 （ 简称 ＶＯ ｓ 是一类 重 要 的空气 污 染物 ， 业生 产 的许 多工 艺过 程如 特殊 化 学 Ｃ） 工
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第 ４ 卷 第 ４期 Ｏ ２０ ０ ８年 ８月
西 建 科 技 大 学 安 筑 学 报（ 然 学 ） 自 科 版
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活性炭纤维吸附甲苯的影响因素
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活 性 炭 纤 维 （ Ｃ ） 继 粉 状 和 粒 状 活 性 炭 之 后 逸 出 甲苯有 害 气体 ，吸附法 是 目前 处理 甲苯 废气 最 Ａ Ｆ是
第 ９卷 第 １期
２ ０年 ３ 月 ０１
南通大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
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活性炭的改性及吸附性能的报告,800字
活性炭的改性及吸附性能的报告，800字
活性炭是一种具有广泛应用的环境保护材料，它可以有效吸附污染物，如气体、液体和固体。
活性炭的改性与吸附性能在环境保护方面具有重要意义。
本文研究了活性炭的改性及其吸附性能。
活性炭的改性是在活性炭的基础上附加各种表面活性剂，改变活性炭的物理和化学性质，以实现优化性能和有效应用。
常用的改性方法有氯离子水解改性、嵌入改性、外层改性和复合改性等。
这些改性方法都可以改变活性炭的结构，提高它的表面硬度、比表面积和吸附性能。
活性炭的吸附性能是指它能够有效吸附污染物，一般分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是由活性炭表面的尺寸大小、形貌、pH值、温度及物质的分子结构而产生的，它主要是通过偶然的力作用来吸附污染物。
化学吸附是指污染物与活性炭表面发生化学反应，以形成无毒无害的自然反应物，从而实现净化环境的效果。
活性炭的改性及其吸附性能对环境保护具有重要意义，它可以有效清除空气中的VOCs，净化水源，降低污染物的毒害，保护环境。
研究人员正在研究不同改性方法及其吸附性能，提出不同的改性方法，以实现更高的吸附性能和净化环境的效果。
因此，活性炭的改性及其吸附性能是环境保护方面非常重要的一个课题，未来研究将有助于推进活性炭吸附技术的发展，更好地保护环境。
影响活性炭吸附的因素
影响活性炭吸附的因素1、活性炭吸附剂的性质其表面积越大，吸附能力就越强；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
2、吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等3、废水PH值活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。
4、共存物质共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差5、温度温度对活性炭的吸附影响较小6、接触时间应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。
活性炭化学性活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。
活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。
活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。
这些表面上含有的氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。
有时还会生成表面硫化物和氯化物。
在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。
这些灰分含量可经水洗或酸洗的处理而降低。
活性炭催化性活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应，表现出催化剂的活性。
例如活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。
由于活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气和一氧化碳生成光气。
由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催化进行，而且速度快、选择性高。
由于活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很好的耐热性、耐酸性、耐碱性，可作为催化剂的载体。
例如，有机化学中加氢、脱氢环化、异构化等的反应中，活性炭是铂、钯催化剂的优良载体。
活性炭负载对甲苯磺酸催化合成癸二酸二辛酯
杭 州化工
２ ０ 。７ ４ ０ ７３ （）
活性炭 负载对 甲苯磺 酸催化合成癸二酸二辛酯
张丹 阳 ， 长 英 ， 旭 鹏 贾 杨
（ 阳工业 大 学 沈 石 油化 工 学院 ， 宁 辽 辽 阳 １ １０ ３ １００ ）
摘要： 以颗粒状＇Ｊ炭负载对 甲苯磺酸作催化 剂， 活胜 由癸二酸和异辛醇反应合成癸二酸二辛酯， 通过 正交实验， 探讨 了主要因素对酯化率的影响。实验结果表明， 活性炭负载对甲苯磺酸具有 良好 的催
酯， 为淡 草黄 色 液 体 ， 作 低 温增 塑 剂 ， 用 于通 用 也 讯 、 油工 业等 。其 传统 的合成方 法是 ， 硫酸 催 石 在 化下 ， 使癸 二 酸与异辛 醇酯化 。该 法有 工艺 复 杂 、 污染 环境 、 酸对 设 备 有腐 蚀 作 用 、 期 长 、 率 硫 周 产 低 、 品 色泽较 深等 缺点 ， 产 因此 国内外都 在 探索 用 更 佳 的催化 剂取 代硫 酸ｎ 。笔者 利用 活性 炭 负载 ］
因素三水平正交设计 ， 试验结果见表 １ 和表 ２ 。 表 ｌ 正 交试 验的 因素与 水平
别测定对甲苯磺酸溶液的吸附前后 的酸值， 根据酸 值的变化量来计算对甲苯磺酸的吸附量 ， 再计算 出
活性炭负载对 甲苯 磺酸 的负载量为 ３ ．０ ％， ００２ 结果
表明， 相对 误差很小 ， ．０ ％。 为０ ２ ０
在装 有温度计 、 器 、 分水 回流冷 凝管 的 四 口烧 瓶 中 ， 入 ４ ．ｇ癸 二 酸 ， 加 ０４ 一定 量 的异 辛 醇 ， 水 带 剂 甲苯 １ 负 载催 化 剂 ， 电热 套 加 热 回流 ， ５ｍＬ， 用 当冷凝 管 出现 冷凝 液 时 开 始计 时 取样 ， 用标 准 氢 氧化钾 溶液 测定其 酸值 ， 按下式 计算 酯化率 ： 酯化 率 ＝（ １一反应 某 一 时 刻 酸值 ／ 反应 初 始
活性炭吸附有害气体的研究
活性炭吸附有害气体的研究活性炭是一种具有微孔结构的多孔性吸附剂，具有较强的吸附能力，被广泛应用于空气净化、饮用水处理、工业废水处理等领域。
在现代社会，由于工业化进程加快，汽车尾气、化工废气等有害气体排放也越来越严重，给人们的健康带来很大威胁。
因此，研究活性炭吸附有害气体的能力和机理，对改善环境质量、保护人类健康具有重要意义。
活性炭通过吸附作用能够有效去除空气中的污染物，如臭氧、二氧化硫、二氧化氮等。
其吸附效果主要受活性炭的孔径、比表面积、孔体积等因素影响。
通过调控活性炭的炭化温度、活化方式等方法，可以改变其孔径大小和分布，从而提高吸附效率。
研究表明，活性炭对不同有害气体的吸附效果不同。
例如，对于一氧化碳（CO），由于其分子较小，比表面积大的活性炭更适合吸附。
而对于大分子有机物，如苯、甲苯等，孔径较大的活性炭更具有吸附能力。
因此，在实际应用中，需要选择合适的活性炭种类和处理方式来进行空气净化。
除了孔径大小外，活性炭的疏水性也是影响其吸附性能的重要因素。
疏水性较强的活性炭更容易吸附疏水性分子，如苯、甲苯等，而疏水性较弱的活性炭适合吸附极性分子。
因此，设计制备具有特定疏水性的活性炭材料，对提高其吸附性能具有重要意义。
活性炭的再生和回收也是研究热点之一。
传统的热脱附法虽然可以实现活性炭的再生，但存在能耗高、操作复杂等问题。
近年来，通过改进活性炭表面功能团、引入金属氧化物等方法，实现了活性炭的快速再生和高效回收，从而提高了其重复利用率。
未来，随着环境污染加剧和人们对健康生活的追求，活性炭在环境净化和健康保护领域的应用前景将更加广阔。
通过不断深入研究活性炭吸附有害气体的机理和性能，可以为环境保护和人类健康提供更有效的解决方案。
活性炭的发展前景一片光明，我们有理由相信，通过科学研究和技术创新，活性炭在解决环境问题和保护人类健康方面将发挥越来越重要的作用。
活性炭表面改性对丙酮、甲苯气体吸附性能影响的研究
0 引言挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指沸点为50 ℃~ 260 ℃、室温下饱和蒸气压超过133.132 kPa 的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃以及多环芳香烃等。
VOCs 在室温下容易挥发，具有毒性、刺激性、致畸性和致癌性等特点，严重威胁人类的健康[1]。
治理VOCs 最有效的途径是在生产源头进行控制，由于生产技术水平的限制，工业生产中仍不可避免地向大气中排放VOCs，因此将VOCs 的末端处理和源头控制结合起来才能有效地减少VOCs 的排放量。
在现有的各种处理VOCs 的工艺中，活性炭吸附法占比较大，该方法成熟、稳定，在废气治理中有较广的应用范围。
裴多斐等[2]的研究表明，活性炭的吸附性能受活性炭孔隙分布、活化方式、VOCs 初始浓度、VOCs 分子量和极性等多种因素的影响，活性炭表面性质也决定了活性炭的吸附能力，其表面性质主要由化学官能团、表面杂原子和化合物决定。
活性炭表面改性常见方法有氧化改性、还原改性以及载杂原子和化合物改性等[3]。
笔者对比3种不同表面改性（硝酸铁、氢氧化钠以及磷酸）对活性炭甲苯、丙酮吸附性能的影响，分析其中的变化因素，优化最佳的表面改性条件，有助于指导活性炭吸附VOCs 的工业应用。
1 试验1.1 试验准备吸附装置如图1所示，采用山东鲁南公司的SP6890气相色谱分析仪进行检测，色谱分析仪的条件为柱温220 ℃、检测室180 ℃以及气化室180 ℃。
通过六通阀在线采集样品，将氮气作为载气，采用FID 氢气火焰检测器，连接端计算机采用N2012色谱工作站检测色谱信号。
丙酮、甲苯分别由丙酮溶液和甲苯溶液鼓泡产生，并与氮气充分混合进入管式吸附床，具体流程如图1所示。
1.2 主要试剂试验所用主要试剂见表1。
表1 主要试剂表试剂名称级别浓度/%提供厂家活性炭大阪燃气化学（Osaka Gas ChemicalsGroup）高纯氮气高纯99.99南京特种气体有限公司甲苯AR 99.99国药集团化学试剂有限公司丙酮AR 99.99国药集团化学试剂有限公司磷酸AR 85.00国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠AR 99.99国药集团化学试剂有限公司硝酸铁AR99.99国药集团化学试剂有限公司1.3 改性试验该试验采用浸渍法，用硝酸铁溶液、氢氧化钠溶以及磷酸溶液对活性炭进行化学改性。
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Abstract： Activated carbons （ ACs） were modified by acidic solutions （ H2 SO4 ，HNO3 ，or H3 PO4 ） and basic solutions （ NaOH or NH3·H2 O） ，then H2 SO4 modified ACs were re-modified by basic solutions，respectively，in order to investigate the key factors of physico-chemical properties that mainly affected the adsorption of ACs． BET surface area，micropore volume，and surface functional groups were characterized and the adsorption capacity of toluene on the modified ACs was measured． Ｒesults showed that BET area， micropore area and micropore volume decreased and the acidic functional groups increased by the acidic treatment，while the basic treatment showed the opposite changing trend in the physico-chemical properties of ACs． Such changes might be associated with the acidity / alkaline and oxidizability / reducibility of experimental solutions． The acidic treatment led to a reduce in toluene adsorption capacities by 9. 6% -20. 0% ，while the capacity increased by 29. 2% -39. 2% using the basic treatment，compared to those in original ACs． Correlation analysis revealed that there was a positive relationship between toluene adsorption capacities and BET area，as well as micropore area and micropore volume，and a negative relationship between toluene adsorption capacities and acidic functional groups． Multiple regression analysis showed that micorpore volume and acidic functional groups were key factors influencing the toluene adsorption capacity． Furthermore，the adsorption capacity of toluene on re-modified ACs was influenced by the amount of acidic functional groups （ —COOH，C O，and —OH） ，of which —COOH was the most important factor affecting the adsorption capacity． It is generally suggested that the modification of ACs should focus on an increase in micorpore volume and a decrease in surface functional groups，especially the amount of —COOH，in order to gain the improvement of toluene adsorption capacities． Key words： activated carbon； acidic ＆ basic modification； re-modification； adsorption； toluene
改性处理后的活性炭用去离子水清洗至中性，105℃ 干燥后密封备用． 1. 2. 2 活性炭二次改性处理
选用硫酸改性活性炭 AC-SA 进行二次改性处 理． 分 别 取 200 mL 浓 度 为 10、5、2. 5、1、0. 5 mol·L － 1 NaOH 溶 液 和 10 wt% NH3·H2 O 溶 液 于 300 mL 锥形瓶中，向上述溶液中分别加入 15 g ACSA，水浴（ 70℃ ） 浸泡 4 h，摇床 35℃ 振荡 24 h，过滤． 将改性 处 理 后 的 活 性 炭 用 去 离 子 水 清 洗 至 中 性， 105℃ 干燥后密封备用． 改性后活性炭分别标记为 AC-SA-SH10、AC-SA-SH5、AC-SA-SH2. 5、AC-SASH1、AC-SA-SH0. 5、AC-SA-NH． 1. 3 活性炭表征
采 用 比 表 面 积 及 介 孔/微 孔 分 析 仪 （ Micromeritics，ASAP 2020，美国） 测定活性炭样品 的 BET （ Burunauer-Emmett-Teller ） 比 表 面 积． 在 － 196℃ 下 氮 气 吸 附 测 定，在 氮 气 吸 附 前，需 要 在 200℃ 下抽真空高温干燥，以去除样品微孔内残留水 分． 用 Barrett-Joymer-Halenda 方法计算孔容和孔径 分布［15］； 采用扫描电镜（ SEM，Hitachi，SU8010，日 本） 分析测定样品表面形貌特征及表面元素； 采用 傅里 叶 红 外 光 谱 （ FT-IＲ ） 分 析 仪 （ PerkinElmer， spectrum100，英国） 分析活性炭表面化学基团，扫描 波数范围4 000 ～ 400 cm － 1 ； 采用 Boehm 滴定法［16］ 测定活性炭表面含氧官能团数量． 1. 4 甲苯吸附实验
度、活性炭基质或者强酸 / 碱浸渍来调控［8 ～ 12］． 所 以，通过基于不同目标导向的改性方法改变活性炭 表面官能团和孔隙结构，可以针对性提高活性炭对
收稿日期： 2016-02-25； 修订日期： 2016-04-14 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 41571481） ； 国家环境保护公益
中图分类号： X131 文献标识码： A 文章编号： 0250-3301（ 2016） 09-3670-09 DOI： 10． 13227 / j． hjkx． 2016． 09． 051
Effects of Acidic and Basic Modification on Activated Carbon for Adsorption of
选取 HNO3 10 mol·L － 1［9］，H2 SO4 9 mol·L － ， 1［10］ H3 PO4 7. 3 mol·L － 1［10］，NaOH 10 mol·L － 1［13］，NH3· H2 O 10% （ 质量分数） ［14］作为改性液． 改性后活性 炭分 别 标 记 为 AC-NA、AC-SA、AC-PA、AC-SH、 AC-AH； 未改性活性炭记为 Bare-AC． 操作方法为： 取 15 g 预处理过的活性炭，放入 200 mL 改性液中， 水浴（ 70℃ ） 浸泡 4 h，摇床 35℃ 振荡 24 h，过滤． 将
1 材料与方法
1. 1 实验材料 采用粒度为 80 ～ 100 目的椰壳基活性炭（ 国药
集团化学试剂有限公司，北京） 作为吸附剂． 活性炭 于无水乙醇中超声洗涤 10 min，浸泡 20 min 后，用 去离子水超声洗涤 20 min，反复冲洗多次以去除杂 质，放入马弗炉中 105℃ 烘干，置于干燥器备用． 1. 2 活性炭改性 1. 2. 1 活性炭酸、碱改性处理
Toluene
LIU Han-bing，YANG Bing，XUE Nan-dong*
（ State Key Laboratory of Environmental Criteria and Ｒisk Assessment，Chinese Ｒesearch Academy of Environmental Sciences，Beijing
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不同目标物质吸附性能． 在活性炭改性的诸多方法 中，酸碱改性方法由于操作简单且效果较好而被广 泛应用，其常用的改性介质主要有 H2 SO4 、H3 PO4 、 HNO3 、NaOH、NH3·H2 O 等 ． ［10，13，14］ 而不同的改性 方法对活性炭微孔结构和表面化学特性，如比表面 积、表面活性位点等的改变差同程度影响． 因 此，探讨不同改性方法对活性炭各理化性质的改变， 分析其对活性炭吸附目标物质效果的影响，研究影 响活性炭吸附目标物质最关键因素，对于确定活性 炭目标改性方向，提高活性炭对目标物质吸附效果 具有重要意义． 本研究采用不同酸、碱改性方法对 活性炭进行改性处理，比较不同改性方法对活性炭 吸附甲苯蒸气能力的效果，并用碱溶液对酸改性活 性炭进行二次改性处理，进一步分析影响活性炭吸 附苯蒸气的因素，以期为提高活性炭吸附甲苯改性 方法提供参考．
活性炭作为一种优良的吸附剂，由于其吸附容 量大、吸附速度快、易于再生等特点常常被用于处 理 含 挥 发 性 有 机 物 （ volatile organic compounds， VOCs） 的废气处理［1 ～ 3］和污染场地中 VOCs 样品收 集［4，5］等． 已有研究表明，活性炭的理化性质对其吸 附不同种类 VOCs 有不同程度影响［6，7］． 而活性炭 表面官能团可通过其活化化学过程、或者化学后处 理等方法调控； 活性炭孔结构可以通过控制活化温