活性炭的改性技术及其应用研究进展_杨四娥
芦丁在化妆品中的应用
2021年第4期广东化工
第48卷总第438期 · 69 ·
芦丁在化妆品中的应用
谢佳爱，杨斌
(珠海伊斯佳科技股份有限公司，广东珠海519000)
[摘要]综述了芦丁的植物来源、制备方法、在化妆品中的应用以及目前应用的现状。芦丁能够清除自由基、抗辐射、祛红血丝、抑菌、美白、保湿、防脱发，可用于开发相关功能性化妆品。
[关键词]芦丁；化妆品；应用；功效原料
[中图分类号]TQ658 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)04-0069-02
Application of Rutin in Cosmetics
Xie Jiaai, Yang Bin
(Zhuhai Easycare Technology Co., Ltd., Zhuhai 519000, China)
Abstract: The plant sources, preparation methods, application in cosmetics and current application of rutin were reviewed. Rutin can scavenge free radicals, anti radiation, dispel red blood silk, antibacterial, whitening, moisturizing, anti hair loss, and can be used to develop related functional cosmetics.
Keywords: rutin；cosmetics；application；functional raw materials
活性炭孔径调控技术研究进展
活性炭孔径调控技术研究进展
刘雪梅,蒋剑春*
,孙康
(中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业局林产化学工程重点
开放性实验室;江苏省生物能源与材料重点实验室,江苏南京210042)
摘要 综述了国内外活性炭孔径调控技术的研究进展,重点介绍了活性炭孔径调控的方法。关键词 活性炭;孔径分布;调控;高温重整法;催化法;模板法;聚合物炭化法;界面活化法中图分类号 TQ 424.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)07-03818-03
Research Adva nces in R egulation Technol ogy for Pore Si ze Distri buti on of Acti vated Carbo n L I U Xue m ei et al (Institute of Che m ica l Industry o f Forest P roducts ,C AF;N ationa l Engi neer i ng L ab .for B i o m ass Che m i calU tili zati on ;Key and O pen Lab .on Forest Che m i cal Eng i neer i ng ,S FA;K ey L ab .of Bio mass Energy andM a t er i a,l N anjing ,Ji angs u 210042)Abstract The research prog ress of t he regulati on techno l ogy of pore si ze acti ved carbon at home and abroad i s di scussed i n t his paper .A nd the approaches to regulating t he pore si ze di stri buti on of activa t ed carbon are i ntroduced .K ey words A cti vated carbon ;Pore size distributi on ;Contro;l H i gh te mperature refor m i ng ;Cata l ysi s ;T e mplate ;Pol ymer blend carboniza ti on ;Interface activa ti on
活性炭制备技术及应用研究综述
活性炭制备技术及应用研究综述
摘要:从活性炭的制备技术和活性炭的应用两方面综述了国内外活性发近20年的
研究进展。总结了活性炭的化学活化法和物理活化法的发展状况，对制备技术中
的最新突破—物理法-化学法活性炭一体化生产工艺进行了介绍，并且简述了活性
炭工业生产中无公害化、低消耗、预处理的生产技术，以及吸附达饱和活性炭的
再生生产技术，同时总结了活性炭在气相吸附、液相吸附和作为催化剂载体等方
面的应用进展。提出了目前活性炭生产应用技木存在的问题，明确了活性炭产业
发展的出路与对策，指明了活性炭未来的研究方向。
关键词:活性炭:制备:应用；发展趋势
活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，
具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，特异性吸附能力
较强的炭材料的统称。活性炭在石油化工、食品、医药乃至航空航天等领域均有
广泛应用，已成为国民经济发展和国防建设的重要功能材料。近年来，随着环保、新能源等行业的快速发展，功能型活性炭的市场需求激增，我国活性炭的生产量
和出口量均已达到世界第一。同时，生物质热解固炭技术也是公认的解决气候变
化问题的有效措施之一。因此，针对活性炭科学研究与产业化开发存在的问题，
本论文综述了活性炭制备与应用技术研究现状及发展
1.国内外活性炭制备技术进展
1.1化学活化法
化学活化法就是通过将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后，一定温度下，经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。磷酸、氯化锌
氢氧化钾、氢氧化钠?、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯等都可作为活化试剂，尽管发生的化学反应不同，有些对原料有侵蚀、水解或脱水作用，有些起氧化作用，但这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用，其中最常用的活化剂
活性炭再生及新技术研究
活性炭再生及新技术研究
活性炭是一种多孔材料，其具有很强的吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化、化工等领域。然而，随着活性炭的使用，其吸附能力会逐渐降低，因此活性炭的再生研究具有重要意义。本文将介绍活性炭再生的方法
以及新技术的研究进展。
活性炭的再生主要分为物理方法和化学方法。物理方法包括高温再生
和低温等离子体再生。高温再生是将已经失活的活性炭暴露在高温下，通
过热解和氧化作用恢复其吸附性能。低温等离子体再生是通过等离子体的
活化作用，将已经饱和吸附的活性炭再次激活。这些传统的再生方法虽然
有效，但存在能耗高、设备复杂等问题。
近年来，新技术在活性炭再生领域得到广泛研究。一种是基于微波辐
射的再生技术，通过微波的加热作用，能够在较短时间内将活性炭加热至
高温，从而实现快速再生。这种方法具有能耗低、速度快、效果好等优点。另一种是基于超声波的再生技术，通过超声波的振动作用，能够提高活性
炭的孔隙结构，从而增强其吸附能力。这种方法具有操作简单、效果显著
等特点。
此外，纳米材料在活性炭再生中也有广泛应用。例如，将纳米金属颗
粒引入活性炭中，可以提高其吸附性能。此外，纳米材料还可以用于活性
炭再生废液的处理，通过纳米材料的催化作用，将废液中的有机物降解分解，从而实现循环利用。
不仅如此，还有一些新兴技术在活性炭再生领域也取得了一定的进展。例如，基于生物降解的再生技术，通过利用微生物降解活性炭饱和吸附的
有机物，从而恢复其吸附性能。此外，基于电化学的再生技术，通过电极对活性炭进行再生，具有能耗低、效果好等优点。
总之，活性炭再生是一个不断发展的领域，传统的再生方法已经取得了一定的效果，而新技术的研究也在不断推进。未来，我们可以进一步探索活性炭再生的机理，优化再生方法，并开发更高效、节能的再生技术，以提高活性炭的再生利用率，推动活性炭再生技术的发展。
活性炭的应用及发展过程
官网地址：
活性炭的应用及发展过程
活性炭是含碳的物质经过炭化和活化制成的多孔性人造炭质吸附剂。它具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，可用作吸附剂，催化剂和催化剂载体。
活性炭作为人造材料，是在1900年到1901年发明的，其发明者是拉费尔·王·奥斯特莱科，他采用化学活化法和物理活化法制造活性炭而获得专利。1911年，门高德博士在维也纳附近的工厂首次将活性炭工业化生产。当时的产品是粉状活性炭，这是世界上第一家工业化生产工厂。
回顾世界活性炭的发展历史，有两个主要的事件推动了活性炭事业的发展，一是第一次世界大战化学武器的应用；二是1927年发生在美国芝加哥自来水厂的饮用水恶臭事件。
1914年欧洲爆发了第一次世界大战，1915年4月22日，德国军队在欧洲战场伊普番河上使用了毒气；5月18日，在华沙附近的拉夫卡河又向俄国军队施放了毒气。1915年德军在比利时对毫无准备的英法联军使用6000个钢瓶施放化学毒气氯气18万公斤，造成士兵伤15000余人，其中约5000人丧生。
有“矛”必然会发明“盾”，有化学毒气必然会发明防毒武器。两个星期后，军事科学家就发明了防护氯气武器，他们给前线的每个士兵发了一种特殊的口罩，这种口罩里有用硫代硫酸钠和碳酸钠溶液浸过的棉花。
这两种药品都有除氯的功能，能起到防护的作用。但是如果敌方改用第二种毒气，这种口罩就无用武之地了。事实也是如此。此后不到一年，双方已经用过几十种不同的化学毒气，包括人们现今熟知的介子毒气及氢氰化合物。
官网地址： 因此人们一直在寻找一种能使任何毒气都失去毒性的物质才好。这种百灵
活性炭制备及应用研究进展
其活化作用体现在两个方面 [ 4, 13 ] : ( 1 )促进热解反 应过程 ,形成基于乱层石墨结构的初始孔隙 ; ( 2)填 充孔隙 ,避免焦油形成 ,清洗除去活化剂后留下发 达的孔结构 。控制活化剂用量及升温制度 ,可控制 活性炭的孔结构 。但 ZnCl2 法污染严重 , H3 PO4 法 需高温不易生产 ,且产品孔径偏小 ,因此国内研究 热点已转向探索在传统工艺基础上与新型催化剂 相结合的活化方法 。 1. 2. 2 KOH 活化剂
1997 年 刘 洪 波 等 [20 ] 以 长 岭 石 油 焦 为 原 料 , 采 用
KOH 活化法制得比表面积 3 231 m2 / g的超级活性
炭 ;杨绍斌 [ 21 ]将煤焦与氢氧化钾混合 ,在氩气流中
进行低温 、高温二次热处理 ,制得比表面积为 2 918
m2 / g的活性炭 ; 刘 海燕 等 [ 22 ] 以石 油焦 为原 料 , 用
11期
赵丽媛 ,等 :活性炭制备及应用研究进展
29 15
方法反应条件温和 ,对设备材质要求不高 ,对环境 无污染 。工艺流程如图 1所示 。
物理活化反应实质是活化气体与含碳材料内 部“活性点 ”上碳原子反应 ,通过开孔 、扩孔和创造
新孔而形成丰富的微孔 [ 6, 7 ] 。 (1)开孔作用 活化气体与堵塞在闭孔中的游离
生物质活性炭的制备及应用进展
2
生物质活性炭的制备
制备生物质活性炭最常用的方法是物理活化 ［26 ］ 法和化学活化法 。 表 1 列出了部分生物质活 性炭的制备方法及性能。
生物质制备活性炭的方法及性能 T /ħ 450 700 700 450 500 SA / （ m2 / g） 1800 674 780 1020 1177 1778 1722 2557 1320 1083 2825 1887 854 2247 1896 454 294 916 828 554 18. 8 21 518 37 16. 7 295 313 384 22 MB / （ mg / g） 315 7. 5 47. 1 Yield / % Ref． ［ 35］ ［ 36］ ［ 37］ ［ 38］ ［ 14］ ［ 9］ ［ 39］ ［ 8］ ［ 40］ ［ 10］ ［ 41］ ［ 12］ ［ 42］ ［ 7］ ［ 43］ ［ 44］
生物炭的主要改性方法及其在污染物去除方面的应用
生物炭的主要改性方法及其在污染物去除方面的应用
生物炭是一种由生物质原料制成的炭质材料，具有高度的孔隙度、比表面积和吸附性能，因此在环境保护和可持续发展领域中具有广泛的应用前景。为了提高生物炭的吸附性能，人们利用不同的改性方法对其进行改性。本文将介绍几种主要的改性方法及其在污染
物去除方面的应用。
1. 化学法改性
利用化学方法改性可以改变生物炭的表面化学性质，从而提高其吸附性能。通常采用
的化学改性方法包括氧化、硫化、氯化、亲水改性等。采用氧化改性方法可以增加生物炭
的亲水性和酸性表面官能团含量，提高其对水中有机和无机污染物质的吸附效果。硫化改
性可以增加生物炭对重金属离子和废气中硫化物的吸附能力。氯化改性可以增加生物炭的
亲油性，提高其对油污染物的吸附效果。
生物炭在生产过程中可以通过调整炭化温度、时间和原料的粒度来控制其孔结构和比
表面积。在生产过程中添加助剂，如NaCl、K2CO3等，可以提高生物炭的孔隙度和比表面积。同时，通过高温处理和活化等方法，可以进一步增加生物炭的孔隙度和比表面积，提
高其吸附效果。
生物炭的表面化学和物理性质可以通过引入或制备各种功能化官能团来改变。将生物
炭与含有官能团的物质反应，或者利用沸石、铁氧化物等负载物质来制备功能化生物炭。
此外，生物炭还可以通过将其与纳米金属颗粒结合来制备具有催化、电化学等功能的复合
材料。这些功能化生物炭广泛应用于污染物去除、催化反应、能源存储等领域。
在污染物去除方面，生物炭的吸附能力广泛应用于各种领域。例如，生物炭可以作为
废水处理中的吸附剂，用于重金属离子、有机污染物、药物等的去除；在建筑室内空气净
活性炭的研发及其应用领域
活性炭的研发及其应用领域活性炭是一种极具吸附能力的材料，它的广泛应用领域包括环保、制药、食品、化学、能源等。随着技术的不断进步，活性炭的研发也不断创新。
一、活性炭的定义和分类
活性炭是指用高温加热、氧化剂或碱性物进行处理后，由天然有机物或人工合成原料制成的、具有大孔和微孔的多孔性吸附材料。活性炭按照原料来源分为矿物质活性炭、生物质活性炭、一次性活性炭、再生活性炭等。
二、活性炭的研发方向
1.基于新型原料的活性炭研发
随着人工合成材料的突破和环保法规的不断加强，矿物质活性炭和生物质活性炭已经不能满足市场的需求，目前人们越来越倾向于使用新型原料制备活性炭。如石墨烯、多孔有机聚合物
（POPs）、金属有机骨架（MOFs）和共价有机框架（COFs）等均有望成为活性炭新型原料的研究热点。
2.活性炭微观结构的研究
活性炭的吸附性能与其微观结构的大小、分布和形态有关，随着现代材料科学技术的不断发展，对活性炭的精细化微观结构研究越来越深入。例如利用小角度中子散射技术、原位高压质谱法和原位原子力显微镜技术等手段，研究其孔径、孔隙分布、孔道结构和表面性质等。
3.开发新的活性炭加工技术
传统的活性炭加工技术包括物理吸附、化学吸附、机械法制备等。现代先进技术如超临界法加工、原位凝胶技术、熔体法制备等也成为活性炭加工领域的新选择。
三、活性炭的应用领域
1.环保领域
活性炭可以用来处理各种工业污水、饮用水中的有机颜色物、苯、酚、氨氮、重金属离子等。此外，活性炭还可以作为空气净化和脱臭剂、污泥改质剂等。
2.制药领域
活性炭可以用来净化中药材、提纯化学药品、催化合成新型药物、去除药品残留物等。
改性活性炭
利用活性炭或者其它吸附剂可以用来去除煤气中的汞。用活性吸附煤气中的汞可以通过以下两种方式:一种是在颗粒脱除装置前喷入粉末状活性炭[19]，吸附了汞的活性炭颗粒经过除尘器时被除去;另一种是将煤气通过活性炭吸附床[20]，此时一般用颗粒状活性炭。垃圾焚烧炉为控制重金属汞的排放很早就采用了活性炭吸附和布袋除尘技术，选择合适的碳汞(C/g)比例，可以获得90%以上的除汞率。对于燃煤电站锅炉的煤气除汞，适当增加碳汞(C/g)比例除汞效率可以达到60%以上。另外，运用化学方法将活性炭表面渗入硫、氯或者碘[21]，以增强活性炭的活性，且由于硫或者碘与汞之间的反应能防止活性炭表面的汞再次蒸发逸出，可提高吸附效率。不过直接采用活性炭吸附的方法成本较高。据美国EAP和DOE 估算结果表明:燃煤电站如选择活性炭喷入方式，每脱除一镑汞需耗资$l4200～70000;性炭吸附床，每脱除一镑汞耗资$l7400～38600。
鉴于活性炭比较昂贵，很多研究人员开始开发新型、价格低廉的吸附剂。为此，国外学者研究利用钙基吸附剂(CaO、Ca(OH)2、CaCO3、CaSO4·2H2O)来脱除汞。在模拟燃煤烟气进行的实验中发现:Ca(0H)2对Hg2Cl2的吸附效率可达85%，但对零汞(Hg0)，只有在SO2存在的情况下，18%的Hg0可以被除去。碱性吸附剂如CaO同样也可以很好地吸附HgCl2，SO2存在时对Hg0的脱除率为35%。Ghorishi在研究HCl对钙基吸附剂的影响时发现:由于氯原子和Hg0相互作用，带有结晶水的CaSO 4(CaSO4·2H2O、CaSO4·H2O)对Hg0的吸附作用大大增强了。目前，钙基吸附剂尚处于实验室研究阶段。美国PSI(Physcial Science Inc.)曾尝试用沸石材料作为工业锅炉控制汞排放的吸附剂，Lee等[22]也用沸石对汞的吸附进行了研究。在煤气中加入己知含量的零汞(Hg0)进行实验，结果表明:沸石在高温和低温下都可以吸附Hg0和Hg2+。沸石材料这种新型吸附剂仍在研究之中。
活性炭在环境净化中的应用与进展
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
活性炭在环境净化中 的应用与进展
目录
CONTENTS
• 活性炭的简介 • 活性炭在环境净化中的应用 • 活性炭在环境净化中的进展 • 活性炭在环境净化中的挑战与前景
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
VS
详细描述
活性炭的生产需要经过复杂的工艺流程， 因此其制造成本相对较高。然而，随着人 们对环境质量的关注度不断提高，活性炭 在环境净化领域的应用越来越广泛，市场 需求也在持续增长。为了降低成本和提高 产量，研究者们正在不断探索新的制备方 法和工艺流程。
活性炭的原料来源广泛，制备工艺相对简 单，成本较低。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
活性炭在环境净化中的 应用
大气污染治理
活性炭能够有效吸附大气中的有害气体和颗 粒物，降低空气污染。
活性炭具有高比表面积和发达的孔结构，使 其具有优异的吸附性能。在大气污染治理中 ，活性炭被广泛应用于工业废气处理、汽车 尾气净化以及室内空气净化等领域。通过吸 附法，活性炭能够去除空气中的硫化物、氮
活性炭的特性
高比表面积
良好的孔隙结构
生物炭改性及其应用研究进展
生物炭改性及其应用研究进展
【引言】
生物炭作为一种多孔材料，具有很高的比表面积和孔隙度，同时还具有良好的热稳定性和吸附能力，因此近年来受到广泛关注。随着科技的不断发展，研究者们开始探索如何通过改性生物炭的方式，提高其性能并应用于更广泛的领域。本文将对生物炭的改性方法和其应用研究进展进行综述。
【生物炭的改性方法】
1. 物理改性：物理改性主要是通过改变生物炭的物理特性，如加热、压缩、碾磨等方式进行。这种改性方法简单易行，但改性效果较差，一般应用于生物炭的初步处理。
2. 化学改性：化学改性是通过引入化学物质来改变生物炭的性质。常见的改性方法包括酸处理、氧化处理、硝化处理等。这些方法能够增加生物炭的表面官能团含量，改善其吸附性能和增强化学反应活性。
3. 生物改性：生物改性是利用微生物或植物的生长代谢活性对生物炭进行改性。如通过微生物菌种进行生物固氮，将氮元素有效地固定在生物炭中，从而提高其肥力。
4. 物理化学复合改性：物理化学复合改性是将多种改性方法进行组合，以期达到更好的整体改性效果。例如，先使用化学方法引入表面功能化团，然后再利用物理方法对其进行热压，增加孔隙度和稳定性。
【生物炭改性的应用研究进展】
1. 环境污染治理：生物炭具有较高的吸附能力和固定能力，因此广泛应用于环境污染治理中。例如，将改性后的生物炭应
用于废水处理中，能够有效去除重金属、有机污染物等。此外，生物炭还可以作为土壤改良剂，提高土壤肥力和持水能力。
2. 能源开发利用：生物炭可以作为一种新型的能源材料。通
过热解和氧化等方法，可以将生物质转化为生物炭，并作为替代煤炭的燃料。此外，生物炭还可以用于制备电池电极材料，提高电池的性能。
生物炭改性及其应用研究进展
生物炭改性及其应用研究进展
生物炭是一种经过高温热解制备的炭材料，其具有多孔结构和高比表面积。随着环境污染和资源浪费的日益严重，研究人员开始将生物炭应用于不同领域，以解决现有问题。本文将探讨生物炭改性及其在农业、环境治理和能源领域的应用研究进展。
一、生物炭改性研究进展
1. 烷基化改性：研究人员通过将烷基化剂引入生物炭孔道中，对生物炭进行改性。这种改性方式可以增加生物炭的亲水性、表面活性和催化活性，从而拓宽其应用领域。
2. 活化改性：通过将生物炭放入活化剂中，如碱金属氢氧化
物或碳酸盐，可以增加生物炭的孔隙度和表面积，提高其催化和吸附性能。
3. 纳米材料改性：研究人员成功地将纳米材料引入生物炭结
构中，如金属氧化物和碳纳米管。这种改性方式可以增强生物炭的导电性、催化活性和光催化性能。
二、生物炭在农业领域的应用研究进展
1. 土壤改良剂：生物炭在土壤中具有良好的保水性和保肥性，可以改善土壤结构、增加土壤肥力和提高土壤保水能力。研究人员发现，将生物炭添加到土壤中可以有效改善酸性土壤，减少土壤侵蚀，并提高植物的生长和产量。
2. 有机肥料添加剂：生物炭可以用作种植有机肥料的添加剂，可以减少有机肥料的流失和挥发，增加有机肥料的有效利用率，从而减少农药和化肥的使用。
3. 植物生物助剂：研究人员发现，将生物炭应用于植物生长
过程中可以提高植物的抗逆性和生长速度。生物炭可以吸附和
储存植物所需的营养物质，从而改善植物的生长环境。
三、生物炭在环境治理领域的应用研究进展
1. 水体净化：生物炭具有良好的吸附性能，可以用于水体中的重金属、有机污染物和废水处理。研究人员发现，生物炭可以吸附水体中的有害物质，并有效地净化水质，改善水体的生态环境。
改性活性炭除砷研究进展
改性活性炭除砷研究进展
屈建国;周宁玉;谢朝新;黄政宇
【摘要】砷一直以来是我国优先控制的污染物,随着现代化的高速发展,水中砷污染问题愈演愈烈.如何高效,环保的去除水中的砷是一个重要的研究方向.相比于传统方法投资费用高,二次污染严重等缺点,日前新兴起的对活性炭进行改性来除砷效果显著.对近些年处理水中砷的方法进行了简单综述,并进行了总结与展望.%Arsenic is a kind of pollutant that is strictly controlled in China; with the rapid development of modern society, arsenic pollution in water is getting more and more serious. How to remove the arsenic in water efficiently and environment friendly is an important research direction. The traditional methods have some shortcomings, such as high investment costs, serious secondary pollution and so on. Compared with them, a new modified activated carbon method for removing arsenic is better. In this paper, removing methods of arsenic in water in recent years were reviewed.
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
【摘要】
活性炭是一种重要的吸附材料，在工业生产和环境保护中广泛应用。由于活性炭在吸附过程中会逐渐失去吸附性能，再生和改性技术成为了研究的热点。本文旨在探讨活性炭再生及改性的最新进展。首先介绍了活性炭再生技术，包括热再生和生物再生等方法。然后分别就物理改性、化学改性和生物改性的研究进展进行了详细阐述。结合当前研究成果，展望了再生及改性技术的发展前景，并总结了研究成果，提出了未来的研究方向。通过本文的综述，可以更全面地了解活性炭再生及改性技术的研究现状，为进一步的研究提供参考和指导。
【关键词】
活性炭、再生、改性、研究背景、研究目的、物理改性、化学改性、生物改性、热再生技术、发展前景、成果总结、未来研究方向、关键词
1. 引言
1.1 研究背景
活性炭是一种具有优良吸附性能的多孔性吸附材料，广泛应用于环境保护、医药、工业生产等领域。由于活性炭在使用过程中会逐渐失去吸附性能，需要进行再生处理以延长其使用寿命。活性炭的再生及改性技术是当前研究的热点之一，不仅可以提高活性炭的再生利用
率，还能改善其吸附性能和工作效率。随着环境污染问题的日益严重，活性炭的再生及改性技术具有重要的应用前景和社会意义。
为了更好地了解活性炭的再生及改性技术的研究现状和发展趋势，本文将结合国内外相关文献资料，系统归纳总结活性炭再生及改性技
术的最新进展。通过深入分析活性炭的再生技术、物理改性、化学改性、生物改性以及热再生技术等方面的研究成果，旨在为进一步拓展
活性炭再生及改性领域的研究提供参考和启示。通过对再生及改性技
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的表面， 而不会对活性炭表面酸碱性产生明显影响的改 性
图1 活性炭表面芳香环上酸性含氧官能团的简单结构
［11 ］ ［33 ］ ， 可提高活性炭对污染物质的吸附能力 。
Agarw 等研究 FeCl3 负载活性炭对废水中苯酚和氰化物 的去除， 结果表明， 负载处理后活性炭对苯酚的去除率从 72. 89% 增加到 91． 82% ， 对氰化物的去除率从 75． 99% 增加 到 95． 57% ， 同时吸附平衡时间从 33 h 减少到 27 h， 吸附剂用
和极性
， 很大程度上决
［12 ］
。据报道， 世界活性炭年均消费量大
［5 ］
定了活性炭吸附污染物的种类和吸附能力的强弱
。因 。活
， 多作为吸附剂应用于环境中污染物的去 、 电极材料
［6 ］
此， 可通过改变这些官能团的含量， 改变活性炭表面化学特 继而改变活性炭对特定物质的选择性吸附能力 性，
［13 ］
［10 ］
Cu、 Zn、 Cr， Zn、 Cr 的去除能力分别 发现改性后活性炭对 Cu、 4 倍、 2倍 为改性前的 4 倍、 。此外， Lin 等调查研究了阳离 子表面活性剂改性活性炭对高氯酸盐的吸附性能。结果表 明， 经改性处理后活性炭对高氯酸盐的吸附能力提高为原来 的3 倍 1． 4
［35 ］
。此外， 活性炭可作为催化剂载体
［7 ］
， 还可
浓缩和脱色 用于分离、
等。
［8 ］
性炭的化学改性， 即采用物理或者化学的手段处理活性炭， 共同决 改变活性炭表面固有的官能团， 制得具有特定吸附性能的吸 附剂 1． 1
［2 ］
活性炭的吸附性能由其表面物理、 化学性质
影响活性炭的吸附 定。物理性质包括比表面积和孔隙结构， 主要由表面官能团的种类和数量决定， 影响 容量； 化学性质， 活性炭与极性或非极性吸附质之间的相互作用。而活性炭 的物理、 化学性质与原材料、 生产工艺（ 活化技术） 、 后处理技
摘要 活性炭具有特殊的物理化学特性， 常被用作吸附剂， 广泛应用于工业、 饮用水净化、 废水处理等领域， 并取得显著的成效。目前水 污染物种类繁多， 对水质要求高， 传统的活性炭在使用方面具有一定的局限性。国内外的很多研究表明， 通过对活性炭进行表面改性， 可提高其对特定物质的吸附能力， 活性炭的改性由此成为热点。从化学改性、 物理改性、 微生物改性等三大方面综述了国内外活性炭的 改性技术， 概括了不同改性方法的特性， 并比较了不同改性技术改性前后对水中特定吸附质吸附性能的差异， 为活性炭的改性研究提供 参考和依据。 关键词 活性炭改性； 化学改性； 物理改性； 微生物改性 中图分类号 S 181． 3 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2014） 09 － 02712 － 04 Ｒeview of Modification Technology of Activated Carbon and Its Application YANG Sie，LIN Jianqing et al （ School of Bioengineering，Jimei University，Xiamen，Fujian 361021 ） Abstract Activated carbon is often used as adsorbent，widely used in industrial，drinking water purification，wastewater treatment and other fields for its special physical and chemical properties，achieving remarkable results． Currently， the application of the activated carbon is limited for the complexity of the contaminants in the water treatment and the high demand for the water quality． Ｒesearches both at home and abroad have shown that the adsorption properties of activated carbons can be improved through the surface modification and activated carbon modification has become a hot topic in order to prepare a modified activated carbon which has a special affinity for the different pollutants in water treatment． In this paper，the modification methods and the properties of activated carbon from domestic and abroad are summarized，inorganisms modification methods． At the same time，the adcluding chemical modification methods，physical modification methods and microsorption capacity differences between the activated carbon and the modified ones are compared in order to provide reference and basis for the study of activated carbon modification． Key words Activated carbon modification； Chemical modification； Physical modification； Microorganisms modification
通过改变活性炭表面含氧官能团的数量和种类， 氧化处理， 达到提高对水溶液中金属离子去除能力的目的。 酸改性后， 活性炭表面含氧官能团的引入， 可提高活性 COOH） 在活性 炭的亲水性、 选择吸附性。其中引入的羧基（ 炭吸附金属离子的过程中发挥着重要作用， 通过螯合反应， 羧基上的氢和金属离子进行离子交换作用 下
［25， 31 ］
。 活性炭的负载改性是指将活性炭在被负载
负载改性
［3 ］ 物溶液中 进 行 浸 泡 处 理 （ 除 了 酸 碱 改 性 ） ， 使 金 属 （ Fe 、 33 ］ Cu［32 － 33］、 Ag、 Ni［33 － 34］等） 或化合物（ 四丁铵（ TBA） ［24， ， 二乙 ［24 ］ 二硫代氨基甲酸钠（ SDDC） 等表面活性剂） 结合到活性炭
［8 ］ 术（ 改性技术） 等 密切相关。商业活性炭即为一定生产原
。常用的化学改性技术有酸改性、 碱改性、 负载改性、 活性炭表面的官能团主要是指表面含氧官能
等离子体改性等。 酸改性 有羧基、 羟基、 羰基、 酚羟基、 内酯基等 （ 图 1 ） ， 通常采用 团，
［7 ］ Boehm 滴定［14］、 FTIＲ［15］、 X 射线光电 程序升温脱附 TPD 、
。Badie 等研究表明， 经 H3 PO4 预处理后热解改性的
2+
方法可促使活性炭表面含氧官能团的形成， 对 Pb 的吸附量
［26 ］ 。 可达 299 mg / g（ 约为改性前的 2 倍）
。 等离子体技术是一种高效、 易操作、 环
等离子体改性
境友好型的表面改性技术。在最近的很多研究中， 等离子体 在活性炭改性中发挥着重 改性技术作为活性炭改性新技术， 要的作用。 它可导致活性炭孔隙结构和表面官能团的改 变
料经过特殊工艺加工而得的成品活性炭， 其吸附性能势必受 到原料和生产工艺的制约。然而目前水处理中污染物种类 水质标准要求高， 现有的商业活性炭在实际水处理的应 多、 用中具有一定的局限性。因此， 活性炭改性技术应运而生。 活性炭的改性技术即采用物理、 化学或微生物的手段对活性 改变活性炭物理结构特性或表面化学特性， 从 炭进行处理， 而达到提高对特定物质吸附能力的目的。该研究即从化学 改性、 物理改性、 微生物改性等方面综述了国内外活性炭的 改性技术， 以期为活性炭的改性研究提供参考。 1 活性炭的化学改性技术 活性炭作为一种有效的吸附剂， 其表面物理、 化学特性
福建省环保科技计划项目 （ 2013Ｒ006 ） ； 集美大学创新团队 基金（ 2010A007 ） ； 福建省科技计划项目资助（ 2010Y3011 ） 。 作者简介 杨四娥（ 1988 － ） ， 女， 云南大理人， 硕士研究生， 研究方向： 环境污水处理。* 通讯作者， 副教授， 博士， 从事环境化学 研究。 0224 收稿日期 2014基金项目
［25 ］ +
改性活性炭去除邻苯二甲酸酯， 发现 TBA 和 Cu 负载活性炭 对邻苯二甲酸酯的去除能力分别为 改 性 前 的 1． 7 倍 和 2 倍
［33 ］
。相关研究采用 HNO3 对活性炭
2+ 2+
研究改性活性炭对水溶液中的 Pb 吸附效果， 结 进行改性， 果表明， 改性后活性炭对 Pb 的吸附作用提高， 且在适当 pH
2+ + 环境下活性炭吸附 Pb 的量与其表面羧基释放 H 的量成
； 采用 Ag 和 Ni 负载改性活性炭去除水溶液中的氰化
［34 ］
物， 发现负载改性后活性炭对氰化物的去除能力分别为改性 前的 2 倍和 4 倍 ； 采用 SDDC 负载改性活性炭去除废水中
［24 ］
由此阐述了活性炭处理含铅水溶液时离子交换作用的 比例， 发生
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活性炭是经过特殊工艺加工而成的无定形碳， 具有高度 巨大的比表面积、 多变的表面化学特征以 发达的孔隙结构、 及较高的表面活性 约为 27 5000 t 除
［4 ］ ［3 ］ ［1 － 2 ］
在吸附过程中发挥着重要的作用 团， 使活性炭具有一定的酸碱性
［9 ］
。其中活性炭表面官能
［11 ］
［10 ］
［11， 24 ］ ［19 ］
， 如图 2 所示，
实现了活性炭对金属离子的吸附。 反应方程式可表示如 ： + n（ － COOH） （ COO） n M + nH + M
n+
42 卷 9 期
杨四娥等
活性炭的改性技术及其应用研究进展
2713
导致活性炭对金属离子的吸附性能 属离子形成竞争机制， 降低 1． 3
子能谱 XPS
［15 ］
［7， 16 ］ ［17 ］ 、 、 零电荷点 pHPZC 反向气相色谱 IGC 等
手段对其进行定量或者定性分析。这些官能团主要通过干 式和湿式氧化的途径形成， 有利于活性炭对水溶液中金属离 子的吸附
［11 ］
。活性炭的酸改性技术， 是典型的湿式氧化技
［18 － 19 ］ 、 H2 O2［20］、 HClO［19］、 术， 指在适当的条件下采用 HNO3 ［23 ］ H2 SO4［21］、 CH3 COOH［22］、 柠檬酸 等氧化剂对活性炭进行
［3 ］ 量从 30 g / L 减少到 10 g / L 。Nafa 等采用 TBA 和 Cu 负载
Meenakshi 等在研究活性炭吸附 Cu2 + 的机制时发现， 氧 受到 O 原子的攻击， 形 化处理时活性炭表面的不饱和 C = C， 成羧基、 内酯基等酸性结构。在水溶液中酸性官能团水解出 H ， 使活性炭的表面形成带负电的接触位点， 从而与溶液中 带正电的金属离子结合
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.09.020
Journal of Anhui Agri． Sci． 2014 ， 42 （ 9 ） ： 2712 － 2715 安徽农业科学 ，
责任编辑
张彩丽
责任校对
况玲玲
活性炭的改性技术及其应用研究进展
1 1， 2* 杨四娥 ， 林建清 （ 1． 集美大学生物工程学院， 福建厦门 361021 ； 2． 集美大学生物工程学院环境工程研究所， 福建厦门 361021 ）