表面酸碱功能化活性炭的设计及制备
活性炭制备实验报告
活性炭制备实验报告活性炭是以煤、木炭、果壳等为原料经过加热反应处理后制得的有机质固体，也是一种吸附剂，具有较大的比表面积、高的吸附能力、吸附选择性强等特点，常被用于水处理、气体处理、污染物治理、医药制造等领域，因此，如何制备活性炭是非常重要的课题。
本文将介绍活性炭制备实验的准备工作，酸碱度测定，以及活性炭改性处理。
一、实验前的准备工作1、准备原料：本实验所使用的原料为果壳炭，果壳炭经过炼热后，按粒度分为20mesh和80mesh，20mesh的用于制备活性炭，80mesh 的用于改性处理。
2、实验设备：实验所需设备为电炉、电子天平、蒸发杯组件和重量计，以及实验用的塑料容器等，这些设备可以完成试验酸碱度测定和活性炭制备改性处理等过程。
二、酸碱度测定使用电子天平把需要测定的果壳炭量称出，然后放在蒸发杯组件里，加入稀硫酸溶液，通过搅拌均匀，然后定时去样，采用滴定法测定果壳炭的弱酸弱碱度，从而确定正确的反应条件，控制反应进程.三、活性炭制备1、放入果壳炭，果壳炭的质量为60克，加入适量的水，搅拌均匀，放入电炉内进行烘烤，通过控制烘烤温度，使果壳炭发生有机变性反应，以形成活性炭，一般烘烤温度为450℃，时间为2小时，制备出的活性炭用重量计称量，记录制得活性炭的数量，计算热处理后活性炭收率。
2、烘烤后的活性炭将放在密封容器中进行贮存，以保证活性炭的质量。
四、活性炭改性处理1、改性处理前，先将活性炭分离成大小不一的两类，分别是20mesh和80mesh，其中20mesh的活性炭用于改性处理，而80mesh 的活性炭用于对比实验。
2、将20mesh的活性炭放入容器中，加入适量的还原剂（如硫酸钠），搅拌均匀，再加入其他改性剂，如碳酸钙，改性剂需要搅拌均匀，使它们能够深入到活性炭的表面和内部，这样可以有效提高活性炭的吸附性能，减少它的颗粒污染量。
3、改性处理后，将活性炭放入活性炭固体分离器中，进行耦合处理，这样可以使活性炭更加细腻，有效减少污染物的吸附性能，以达到最佳的处理效果。
功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究
功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究引言：活性炭因其良好的吸附性能在环境治理和水处理等领域得到了广泛应用。
然而，传统的活性炭在吸附后难以从溶液中快速、有效地分离和回收，且存在容易堵塞过滤器的问题。
因此，将活性炭与磁性材料结合，制备功能化磁性活性炭，成为一种具有应用潜力的新型吸附材料。
本文将探讨功能化磁性活性炭的制备方法，并研究其吸附性能。
一、功能化磁性活性炭的制备方法1. 活性炭的制备活性炭是以天然或合成有机物为原料，通过一系列的炭化、活化等工艺制备而成的多孔有机高分子材料。
传统活性炭的制备方法有物理法、化学法和物理-化学法等。
在此基础上，通过将活性炭与磁性材料结合，制备功能化磁性活性炭。
2. 磁性材料的引入在活性炭的制备过程中，可以引入一定量的磁性材料，如铁磁性氧化物（如Fe3O4）、嵌段磁性复合材料等。
磁性材料的引入使得活性炭具备了磁响应性，从而实现了磁性分离和回收。
3. 表面功能化改性为了提高功能化磁性活性炭的吸附性能，可以对其表面进行功能化改性。
常用的改性方法包括化学修饰、负载功能材料等。
这些改性手段可以增加活性炭的吸附位点，提高吸附效果。
二、功能化磁性活性炭的吸附性能研究1. 吸附性能测试在实验室条件下，通过批量吸附实验来测试功能化磁性活性炭的吸附性能。
选择不同类型的污染物模拟溶液，测定吸附剂对其的吸附量和吸附速率等指标。
考察参数包括溶液初始浓度、吸附时间、pH值等。
2. 吸附机理研究通过对吸附剂表面的功能基团、孔结构和比表面积等进行表征，研究其与目标污染物的相互作用机理。
以及通过实验参数的变化确定吸附过程中的控制步骤。
例如，通过Langmuir和Freundlich等模型拟合实验数据，分析吸附过程的等温性质和吸附容量等特征。
3. 模型预测和应用展望通过对实验数据的分析，建立数学模型对吸附性能进行预测。
然后将该模型应用到实际水处理或废水处理中，优化吸附剂的操作参数以提高吸附效果。
氢氧化钠改性活性炭的实验方案
氢氧化钠改性活性炭的实验⽅案氢氧化钠改性活性炭的实验⽅案徐理想1 氢氧化钠改性活性炭的制备1.1 活性炭预处理参考⼀：活性炭样品在使⽤前⽤去离⼦⽔反复洗涤数次，以除去表⾯浮尘和杂质，直⾄洗涤过滤⽔的pH值与去离⼦⽔的pH值相同，然后105℃的烘箱中恒温⼲燥24 h。
放于⼲燥器中备⽤。
参考⼆：将⼀定量的活性炭放⼊烧杯中，加⼊适量的去离⼦⽔在电炉上加热煮沸30 min，再⽤去离⼦⽔洗涤⾄⽔变清为⽌，以除去活性炭表⾯的灰分和杂质，洗涤后的活性炭真空抽滤后放⼊烘箱中⼲燥过夜。
1.2 氢氧化钠溶液碱化活性炭取预处理后活性炭25g，于100ml不同浓度（1.0 mol/L 、2.5 mol/L、5mol/L）的氢氧化钠溶液中，将其置于恒温⽔浴振荡器中，在⽔温为６０℃下，轻微振荡2h，并浸渍24h。
改性结束后，对反应液进⾏抽滤，直⾄清洗液与蒸馏⽔的pH 值基本⼀致，然后于110 ℃烘⼲⾄恒重，即为产品。
2 表征分别对改性前后活性炭进⾏表征。
2.1 ⽐表⾯积的测定可⽤⽐表⾯积测定仪测定（可找王⼩东⽼师实验室测定）。
也可采⽤其他⽅法。
取7个洗净⼲燥的带塞锥形瓶，编号，每瓶称活性炭1g( 准确⾄毫克) ，按下表绘出的数据，配置各种不同浓度的醋酸溶液。
瓶号 1 2 3 4 5 6 7V（HAc）a/ml 100 75 50 30 20 10 5蒸馏⽔/ml 0 25 50 70 80 90 95a C(HAc)=0.4mol/l将各瓶加好样后，⽤磨⼝塞塞好，并在塞上加橡⽪套，置恒温调速震荡机中振荡，使吸附达平衡。
由于稀溶液较易达平衡，⽽浓溶液不易达平衡，因此在振荡30min 后，先取稀溶液进⾏滴定，同时让浓溶液继续振荡。
为求得吸附量应准确标定醋酸的原始浓度C0和吸附后的平衡浓度Ce，可⽤0.1mo l·dm-3的NaOH溶液滴定。
其中C0只要滴定原来0.4mo l·dm-3HAc即可。
⽽平衡浓度Ce则应在振荡完毕后，⽤带有塞上玻璃帽的橡⽪管吸取上部清洁溶液，再⽤NaOH溶液滴定。
活性炭的制作方法
活性炭的制作方法
活性炭是一种具有高度微孔结构的吸附材料，广泛应用于水处理、空气净化、食品工业等领域。
今天我们将介绍活性炭的制作方法，希望能对您有所帮助。
首先，活性炭的原料通常是天然物质，如木材、果壳、煤炭等。
这些原料经过一系列的处理，如破碎、炭化等，最终形成活性炭的
前体材料。
其次，前体材料经过活化处理，可以分为物理活化和化学活化
两种方法。
物理活化是指通过高温蒸汽或二氧化碳等气体对前体材
料进行处理，使其形成丰富的微孔结构；化学活化则是在物理活化
的基础上，通过化学试剂的作用，进一步增加微孔结构的数量和表
面积。
接下来，经过活化处理的前体材料进行研磨，筛分，再经过高
温烧结，最终形成成品的活性炭。
需要注意的是，烧结的温度和时
间对活性炭的质量有着重要的影响，需要严格控制。
最后，成品的活性炭经过表面处理，如酸洗、碱洗等，可以去
除其中的杂质，提高其吸附性能和稳定性。
总的来说，活性炭的制作方法包括原料处理、活化处理、烧结
和表面处理等步骤。
通过这些步骤，我们可以获得具有丰富微孔结
构和优良吸附性能的活性炭制品。
希望本文能够对您了解活性炭的制作方法有所帮助，谢谢阅读！。
活性炭的制备及其应用
活性炭的制备及其应用活性炭是一种具有极高比表面积和吸附能力的材料，常用于水处理、空气净化、化学分离和催化等领域。
本文将介绍活性炭的制备方法及其应用。
制备方法目前常用的活性炭制备方法有物理法、化学法和物理-化学合成法。
物理法主要是利用碳素材料的微孔结构和表面特性，如煤、木材、石油焦等，在高温或气流气氛下进行无氧热解或碳化，形成孔径0.5-100纳米的孔隙结构，并通过比表面积大、微孔分布均匀等特性，达到很高的吸附性能。
同时还可以利用碳素材料的表面活性，吸附有机物和金属离子等。
这种方法制备活性炭过程简单，成本低，但制备的活性炭的性质不够稳定，有些孔径过大或过小，难以控制活性炭的吸附性能。
化学法是指利用碳素材料表面的化学活性，如氧化、酸碱处理等，在活性炭表面引入含有酸、碱、羧基等吸附基团，增强活性炭的化学吸附性能。
常用的化学制备方法有钝化法、浸渍法、化学气相沉积法等。
其中，浸渍法是最常用的制备方法。
该方法在母体碳素材料中浸渍化学活化剂，如H3PO4、ZnCl2等，然后进行高温碳化，形成孔径0.5-10纳米的孔隙结构。
物理-化学合成法是指在物理法和化学法的基础上，先利用物理方法制备米级原料颗粒，再在化学活化剂作用下，进行分级炭化，形成纳米孔隙结构。
这种方法的精度和控制能力非常高，能制备出具有确定孔径和分布的活性炭，但是制备成本较高。
应用活性炭是一种极为常见的吸附剂，在水处理、空气净化、化学分离和催化等领域广泛应用。
以下是一些活性炭的应用案例。
水处理：活性炭是一种重要的水处理吸附剂，能够有效地去除水中的有机物、氯、药物残留和色素等。
例如，把活性炭包装在过滤器中，可以过滤出净化的饮用水。
活性炭还可以作为水处理过程中的先导步骤，通过吸附和氧化水中的有机物，降低水中的残留物含量，进而进一步处理水。
空气净化：活性炭可以有效去除空气中的甲醛、苯、二氧化碳等污染物，达到净化室内空气的目的。
例如，在新装修过的房子里，可以放置活性炭包吸收甲醛等有害气体。
活性炭的制备与表征
活性炭的制备与表征活性炭是一种广泛应用的多孔性材料，具有高度的吸附能力，能够吸附有害气体和颗粒物，也可以用于净水和净化土壤，是环保领域内的重要材料之一。
本文将介绍活性炭的制备与表征。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法有多种，例如麻花烟煤、木质素等物质在高温下燃烧生成的活性炭、炭化后通过化学方法激活的活性炭、从天然矿物中提取活性炭等。
其中，炭化后通过化学方法激活的活性炭技术得到了广泛应用。
该技术的步骤主要包括：1.炭化原料；2.将炭化后的原料进行化学活化；3.对活化后的原料进行水洗、脱色等处理。
在活化过程中，使用的活化剂有多种，例如氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸等。
这些物质都能够破坏原料的晶格结构，从而增加活性炭的孔隙度和表面积。
此外，也有专门的活性炭制备设备，例如流态化床制备活性炭的设备。
该设备能够使用无氧气体对炭材料进行热解，并同时通过流态化技术激活活性炭。
二、活性炭的表征方法对于一种材料来说，准确地表征其特性是非常重要的。
接下来，将介绍几种常用的活性炭表征方法。
1. 肌电图法肌电图法是一种比表面积测试方法，其原理是利用活性炭中孔道内的气体对电极表面电位的影响进行测定，从而推导出活性炭孔隙结构的信息。
该方法适用于测试孔径小于200Å的活性炭材料。
2. 红外光谱法红外光谱法是一种使用红外光谱仪进行物质分析的方法。
其原理是通过红外光的吸收来确定特定化学键的存在。
使用此方法可以测定活性炭中非晶态有机物的含量和分布。
3. 毛细管质谱法毛细管质谱法是一种能够得出活性炭中大分子物质化学组成的方法。
活性炭中含有各种复杂的有机化合物，包括芳香烃和多环脂肪族化合物等，这些物质都是可以被毛细管质谱法检测到的。
4. SEM及TEM扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）是现代科技在表征活性炭方面最强大的工具。
通过SEM和TEM可以直观地看到活性炭的孔隙结构和形貌，从而获取一系列有关活性炭孔隙分布和孔径大小的信息。
活性炭制备及机理分析
物理活化
物理活化是指利用物理手段对原料炭进行活化处理，如机械搅拌、高频振动、 微波辐射等。这些物理手段可以促进炭的表面官能团的形成和扩展，同时也可以 增加活性炭的孔隙结构和比表面积。
生物活化
生物活化是指利用微生物对原料炭进行活化处理，常用的微生物有细菌、真 菌和酵母等。生物活化可以在一定程度上提高活性炭的吸附性能，但其效果通常 不如化学活化和物理活化。
未来研究方向应包括优化制备工艺、发掘新型的活性炭材料、提高活性炭的 性能等方面。同时，加强废弃物资源化利用研究，为实现活性炭的绿色制备提供 技术支持和理论指导。
参考内容
活性炭是一种广泛使用的吸附材料，具有高比表面积、高孔隙率、良好的吸 附性能和耐腐蚀性等特点。由于其独特的性质，活性炭被广泛应用于水处理、空 气净化、脱硫脱硝、溶剂回收等领域。近年来，随着人们对活性炭研究的深入， 其应用领域不断拓展，因此对活性炭制备及机理分析的研究也变得越来越重要。
接枝改性
接枝改性是指利用化学反应将其他有机分子或聚合物接枝到活性炭表面，以 改善其吸附性能。常用的接枝分子或聚合物有有机酸、有机胺、聚合物等。接枝 改性可以增加活性炭表面的极性和亲水性，从而提高其吸附性能。
活性炭应用
活性炭因其良好的吸附性能和稳定性而广泛应用于各个领域。以下是活性炭 的主要应用领域及现状：
优质活性炭制备及机理分析
01 引言
目录
02 制备方法及工艺参数
03
活性炭性质及评价指 标
04 制备机理分析
05 结论
06 参考内容
引言
活性炭是一种广泛应用的多孔炭材料，具有高比表面积、高吸附性能和良好 的物理化学性能。由于这些特性，活性炭在许多领域中都有重要的应用，如水处 理、空气净化、脱硫脱硝、溶剂回收等。随着科技的不断发展，对活性炭的性能 和品质要求也不断提高。因此，研究优质活性炭的制备及机理分析具有重要意义。
活性炭的制备与应用
活性炭的制备与应用活性炭是由天然或人工原料制成的一种多孔性材料，具有非常广泛的应用领域，包括环境保护、水处理、食品工业、医疗卫生等。
本文将介绍活性炭的制备方法和主要的应用领域。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法主要有物理法、化学法和物理化学法三种。
1.物理法物理法包括炭化、活化和热解三个步骤。
炭化是将原料焙烧至高温，其中水、氢、氧分子逸出，碳纤维得以保存；活化是将炭化后的原料以水蒸气或化学活化剂（如钾、钠、磷酸盐等）进行活化；热解则是将产生的气体从原料中排出，使孔径变大，增加表面积。
2.化学法化学法一般指浸渍法，是将原料在无水环境下用化学药剂浸泡，达到活化目的。
3.物理化学法物理化学法涉及到高压和高温这两个因素。
将原料放入反应器内，通过高压使该物料变成可塑性的状态；再将反应器加热至一定温度，必要时加入催化剂，就会出现产气反应，孔径增大，表面积增加，从而提高活性炭的性能。
以上三种方法各有优缺点，具体使用时需要根据实际情况进行选择。
二、活性炭的应用领域1.环境保护活性炭可以吸附大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
还可以将废气中的有害物质吸附、净化。
在地下污染治理过程中，活性炭具有非常好的吸附性能，可以快速吸附有机物，亚甲基蓝等颜料等，去除企业废水，控制污染物的排放。
2.水处理活性炭对水中难降解有机物质和色素有很好的吸附作用，是水处理过程中重要的处理材料。
活性炭也是饮用水中除臭的重要方法。
3.食品工业活性炭在食品工业中有广泛的应用，如食品添加剂、食品色素、食品除臭剂等方面。
在食品加工中，要求生产过程中的原材料和中间产品中的杂质得以去除，活性炭在这方面发挥了重要的作用。
4.医疗卫生活性炭在医疗卫生方面也具有广泛的应用。
它可以吸附体内毒素和药物残留，作为一种治疗的辅助材料，可以净化血液。
活性炭可以制作口腔、腹腔、净化透析器等医疗用品，在不同领域具有不同的应用，如外科、内科、妇产科等。
以上是活性炭的制备方法和主要的应用领域，我们可以看到，活性炭在环境保护、水处理、食品工业、医疗卫生等多个领域有着广泛的应用，随着科技的不断发展和人们环保意识的不断提高，相信活性炭的应用将会越来越广泛。
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表面酸碱功能化活性炭的设计与制备摘要：活性炭具有较高的比表面积和较强的吸附能力因而在重金属污水处理、造纸废水、染料废水、制药废水处理等领域里得到了广泛的使用。
活性炭表面存在几种官能团，主要分为含氧官能团和含氮官能团，含氧官能团又分为酸性官能团和碱性官能团。
研究表明，活性炭表面氧含量越高，酸性越强，具有酸性表面基团的活性炭具有阳离子交换能力。
因此可根据处理的水质的不同对活性炭进行相应的表面改性，提高其污水处理能力。
表面化学改性主要改变活性炭的表面酸碱性，引入或除去某些表面官能团，使其具有某种特殊的吸附性能。
研究表明，氧化改性可使酸性集团相对含量增多，还原改性可使碱性集团含量增加。
关键词：活性炭、废水处理、表面酸碱性1引言水是生命之源、生产之要、生态之基，与人类生存息息相关，与经济社会发展紧密相连，随着经济的进一步发展和人口快速膨胀，水资源遭受严重污染。
水是可再生资源，但是越来越多未经处理或未达到排放标准的废水进入水体，使得我国水资源面临的形势更为严峻。
国内外广大学者深入研究废水处理课题，致力于发明各种新技术、开发各种新材料、探索各种新工艺，缓解水资源供需矛盾。
治理水污染已经成为当前全球水资源可持续利用和国民经济可持续发展的重要战略目标。
废水处理或污水净化成为水资源保护与利用的紧迫需求，目前主要实施的废水处理技术包括吸附、共沉淀、过滤、离子交换、好氧厌氧处理、生物降解和活性污泥技术等[1-2]。
吸附法是废水处理技术中最有效的物化方法之一，吸附剂可以有效地去除废水中各种污染物，尤其是其它方法难以有效处理的有毒和难降解的污染物；同时，吸附剂再生技术研究的不断深入，更拓宽了吸附法在废水处理中的发展空间和应用前景。
吸附技术具有高效、快速、廉价、操作简便、一次投入低、环境友好、对使用环境不敏感和应用广泛等特点，受到研究人员的广泛和持续关注，并逐步得到推广应用[1]。
2 研究背景活性炭是把有机原料（果壳、煤、木材等）经过隔绝空气的条件下加热减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的构造（此过程称为活化）。
由于活化的过程是一个微观的过程，也就说大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀的，所以造成了活性炭表面的微孔直径小，活性炭表面的微孔直径大多在2-50nm之间，所以，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积（可达3000m2/g）。
常规水处理中使用的活性炭虽然能去除一定的有机物、臭、味和重金属离子，但效果并不十分理想。
活性炭表面存在几种官能团，主要分为含氧官能团和含氮官能团[3]，研究表明，活性炭表面氧含量越高，酸性越强，具有酸性表面基团的活性炭具有阳离子交换能力[4]。
表面化学改性主要改变活性炭的表面酸碱性，引入或除去某些表面官能团，使其具有某种特殊的吸附性能[5]。
因此，人们通过对活性炭表面化学改性来提高其去除能力。
3活性炭的结构活性炭材料具有多种用途的最主要原因在于其多孔性结构。
如图1所示，活性炭材料具有各种孔隙，可以发挥不同的功能。
微孔(直径<2 nm)拥有很大的比表面积，呈现出很强的吸附作用；中孔(直径2~50 nm)，又叫中间孔，能用于添载触媒及化学药品脱臭；大孔(直径>50 nm)通过微生物及菌类在其中繁殖，就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能[5]。
图1 活性炭材料的空隙结构模型Fig .1Structure model of activated carbon material4活性炭表面及其分析技术4.1活性炭表面官能团活性炭在制备过程中由于灰分和其他杂原子的存在，使其基本结构产生缺陷，氧和其他杂原子在活化过程中可以吸着于这些缺陷上，形成各种含氧官能团，包括酸性官能团、中性官能团和碱性官能团，从而使活性炭产生了各种吸附特性。
对活性炭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。
含氧官能团主要有羧基、酸酐、羟基、羰基等，如图2所示。
含氮官能团主要有酰胺、酰亚胺、内酰胺等，如图3 所示[6-10]。
图2 活性炭表面的含氧官能团(a)羧基(b)酸酐(c)内酯基(d)乳醇基(e)羟基(f)羰基(g)醌基(h)醚基Fig.2 Surface oxygen groups of activated carbon(a)Carboxyl (b) Carboxylic anhydrides (c) Lactone (d) Lactol (e) Hydroxyl(b)(f) Carbonyl (g) Quinone (h)Ether图3 活性炭表面的含氮官能团(a1)酰胺(a2)酰亚胺(a3)内酰胺(b1)吡咯(b2)嘧啶Fig.3 Surface nitrogen groups of activated carbon(a1) Amide group (a2) Imide group (a3) Lactame group (b1) Pyrrolic group (b2) Pyridinic group 4.2活性炭表面分析技术4.2.1Boehm滴定法Boehm滴定法[6]根据不同强度的酸性和碱性表面氧化物反应的可能性对氧化物进行定量和定性分析。
一般认为NaHCO3（pK NaHCO3=6.37）仅中和炭表面的羧基，Na2CO3（pK Na2CO3=10.25）可中和炭表面的羧基和内酯基，而NaOH （pK NaOH=15.24）可中和炭表面的羧基、内酯基、酚羟基。
根据碱消耗量的不同，可计算出相应官能团的量[8]。
4.2.2零电荷点PZC零点荷电(PZC)为表征活性炭表面酸碱性的一个重要参数。
PZC指水溶液中固体表面净电荷为零时的pH值，称为零点荷电。
PZC的实验方法主要为酸碱电位滴定法和质量滴定法。
质量滴定法[11]是指在一定离子强度（如0.1mol·l-1 NaCl）的水溶液中不断加入一定量的活性炭直至pH 值不变为止，这一pH值即为pH PZC。
不同的初始pH值对测定结果有影响，越接近于pH PZC结果越准确[8]。
5活性炭表面酸碱基团改性方法活性炭材料的吸附表面化学性质改性就是通过一定的方法改善活性炭材料吸附表面的官能团及其周边氛围的构造使其成为特定吸附过程中的活性点。
从而可以控制其亲水，疏水性能以及与金属或金属氧化物的结合能力。
活性炭材料表面化学组成的不同会对活性炭材料的酸碱性产生影响，可以通过表面氧化改性、表面还原改性、酸碱改性对活性炭表面进行改性，引入或除去某些表面官能团，使其具有某种特殊的吸附性能。
研究表明，氧化改性可使酸性集团相对含量增多，还原改性可使碱性基团含量增加，从而改善活性炭对不同极性物质的吸附性能，酸碱改性则大大改善了对金属离子的吸附[12-15]。
5.1表面氧化改性表面氧化改性是指利用合适的氧化剂在适当的温度下对活性炭材料表面的官能团进行氧化处理，从而提高材料表面含氧官能团的含量，增强材料表面的亲水性。
常用的氧化剂主要有HN03[15-16]、HClO3[17]和H202[18-19]等。
通过氧化改性的活性炭材料表面几何形状变得更加均一。
不同的氧化剂处理后。
含氧官能团的数量和种类不同，氧化程度越高，含氧官能团越多表面酸性基团大量增加，表面亲水性增强，零电点pH( pHpzc) 值降低，同时增强活性炭对CO2[20]、SO2[17]、苯[18]、金属离子[16]等极性较强的物质的吸附，但减弱了对苯酚、腐殖酸等有机物质的吸附[21]。
氧化处理可以改变活性炭的孔隙结构，比表面积、容积降低，孔隙变宽。
5.2表面还原改性表面还原改性主要是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，从而提高含氧碱性基团(表面的羟基官能团)的比含量，增强表面的非极性，这种活性炭材料对非极性物质具有更强的吸附性能。
常用的还原剂有H2、N2和NaOH等。
在水处理中，由于经过还原改性的活性炭表面碱性含氧基团大量增加。
在一定程度上有助于对某些污染物质特别是有机物的吸附[22]。
研究表明活性炭材料的碱性主要是由于其无氧的Lewis碱，可以通过在还原性气体H2或N2等惰性气体下高温处理得碱性基团含量较多的活性炭材料[23-24]。
高尚愚[25]等利用氢气改性活性炭材料，结果表明，氢气改性后的活性炭材料孔隙性质没有明显的变化，但是由于表面含氧官能团，特别是含氧酸性官能团显著减少，使活性炭对苯酚的吸附能力提高近2.5倍。
5.3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。
通常对活性炭进行酸碱改性是为了改善活性炭对以铜离子为代表的金属离子的吸附效果，常用的改性剂有HCl [16]、NaOH [16]、柠檬酸[26]。
研究表明：NaOH 处理可以增加活性炭表面羟基的数量，而HCl 处理则大大增加了诸如酚羟基、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了34% ，但对铜离子的吸附能力却增加了140% [16]。
6实验案例设计与讨论6.1案例一：硝酸改性活性炭及其对重金属离子的吸附[27]6.1.1实验流程（1）硝酸氧化活性炭实验过程如图4所示，图4硝酸氧化活性炭流程Fig.4 The process of nitric oxide activated carbon称取ICT14 × 40型活性炭各20g ，分别加入100mL 浓度为1.2mol·l -1，3.5mol·l -1，7.2mol·l -1和13.2mol·l -1的HNO 3，在20℃下振荡反应4h 。
然后用砂芯漏斗抽洗，去除大部分剩余的硝酸。
最后用索氏提取器循环萃取12h 以上，将活性炭洗至中性，在烘箱中105℃下烘干，置于干燥器中备用。
标示为ICTm-1，ICTm-2，ICTm-3 和ICTm-4。
称取ICT14 × 40型活性炭40g ，加入150mI 浓硝酸（13.2mol·l -1），在电炉上回流1h ，然后用砂芯漏斗抽洗，置于干燥器中备用。
标示为ICTm-5.称取20g 改性活性炭ICTm-5，用浓氨水浸泡4h 以上，湿法填装到自制的全玻璃反应器中，然后置于气相色谱仪（SQ203）的恒温箱中，在氮气保护下23℃反应2h ，索氏提取器循环萃取2h 以上，将活性炭洗至中性，在烘箱中105℃下烘干，置于干燥器中备用。
标示为ICTm-6。
20g 活性炭 振荡4h 萃取 抽洗烘干 硝酸氧化（2）Boehm 滴定法测定表面官能团实验过程如图5所示，图5 Boehm 滴定法测定表面官能团流程Fig.5 The process of determination of surface functional groups by Boehm titration 采用经加热煮沸去除CO 2的蒸馏水配制0.05mol·l -1的NaOH ，Na 2CO3，NaHCO 3，HCl 溶液。