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活性炭的吸附容量以及表面改性技术!

时间: 2019-05-31    来源: http://www.jnliangqin.com/news/130.html

  活性炭是经过特殊工艺处理的非晶态碳,具有孔隙结构发达、比表面积大、表面化学性质多变、表面活性高等特点。据报道,世界活性炭的年平均消耗量约为275000吨,主要用作吸附剂,去除环境中的污染物。此外,活性炭可作为催化剂载体、电极材料,也可用于分离、浓缩和脱色。
活性炭的吸附性能由其表面物理化学性质决定。物理性质,包括比表面积和孔隙结构,影响活性炭的吸附能力;化学性质主要由表面官能团的类型和数量决定,影响活性炭与极性或非极性吸附剂的相互作用。活性炭的理化性质与原料、生产工艺(活化工艺)、后处理工艺(改性工艺)等密切相关。商品活性炭是用一定的生产原料经特殊工艺加工而成的成品活性炭。其吸附性能受原料和生产工艺的制约。然而,目前水处理中污染物种类繁多,水质标准较高。现有的商用活性炭在实际水处理应用中存在一定的局限性。因此,活性炭改性技术应运而生。活性炭改性技术是利用物理、化学或微生物手段对活性炭进行处理,改变活性炭的物理结构特征或表面化学特征,从而提高特定物质的吸附能力。本文从化学改性、物理改性和微生物改性等方面综述了国内外活性炭的改性技术,为活性炭的改性研究提供参考。
1. 活性炭化学改性技术
活性炭作为一种有效的吸附剂,在吸附过程中起着重要的作用。其中活性炭表面的官能团使活性炭具有一定的酸碱度和极性,这在很大程度上决定了活性炭的类型和吸附能力。因此,通过改变这些官能团的含量,可以改变活性炭的表面化学特性,进而改变活性炭对特定物质的选择性吸附能力。活性炭的化学改性是通过物理或化学方法对活性炭进行处理,改变活性炭表面固有的官能团,制备出具有特定吸附性能的吸附剂。常用的化学改性技术有酸改性、碱改性、负载改性、等离子体改性等。

经酸改性后,活性炭表面引入含氧官能团,可提高活性炭的亲水性和选择性吸附性能。引入的穿梭基团在活性炭吸附金属离子过程中起着重要作用。通过螯合反应,航天飞机上的氢与金属离子进行离子交换,实现了活性炭对金属离子的吸附。

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2. 碱改性
活性炭碱改性是指利用氨气(气态/液态)等碱性试剂对活性炭进行改性,以提高活性炭的还原能力、有机物和酸性气体的吸附能力。活性炭在气态氨环境中高温(400~800℃)改性后,对苯酚的吸附能力提高29%。采用氧预处理和高温(800℃)氨改性技术对活性炭进行改性。改性后活性炭的微孔结构增大,表面酸性含氧官能团减少,表面碱度增加,cO2吸附能力增加。Vale-rie等对活性炭粉末进行高温(700℃)处理,并对人H3进行改性,以改善活性炭粉末在微生物燃料电池中的氧化还原特性。结果表明,在中性条件下活性炭粉的降氧能力增强。表面含氧官能团减少29%至58%,氮含量增加1.8%。
与酸改性相比,碱改性后活性炭对金属离子的吸附能力降低。其原因是碱改性可以减少活性炭表面酸性含氧官能团的数量,减少活性炭表面金属离子的结合位点。同时,含氮官能团的数量增加,碱度提高。在碱性环境下,OH 1与金属离子形成竞争机制,导致活性炭与金属分离。
3.负载的活动
结果表明,活性炭对废水中苯酚和氰化物的去除率从72.89%提高到91.82%,氰化物的去除率从75.99%提高到95.57%,吸附平衡时间从33h下降到27h,吸附剂的用量从30g/L下降到10g/L。采用TBA和cu负载活性炭去除邻苯二甲酸的冷度,发现TBA和cu负载活性炭分别是改性前的1.7倍和2倍。采用银、镍负载改性活性炭去除水溶液中的氰化物。采用负载改性活性炭的SDDc对废水中的铜、锌、铬进行了脱除。结果表明,改性活性炭对铜、锌、铬的去除率分别为改性前的4倍、4倍和2倍。另外,用阳离子表面活性剂改性活性炭吸附高氯酸盐。结果表明,活性炭对高氯酸盐的吸附能力提高了3倍。
4. 等离子体改性
等离子体技术是一种高效、易操作、环保的表面改性技术。在最近的许多研究中,等离子体改性技术作为一种新型的活性炭改性技术,在活性炭的改性中发挥着重要的作用。它能导致活性炭孔结构和表面官能团的变化称为,而这种变化又与等离子体的性质和网格不同。

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