活性炭的表面改性及其研究

活性炭的表面改性及其研究

摘要：活性炭表面的不饱和电子云和炭结构中存在的杂原子影响了其应用范围，为了满足应用要求，必须对其表面进行改性；介绍了活性炭表面改性的方法，包括对活性炭外观、形状的改变，采用碳沉积技术对孔结构的改变，针对不同应用条件对活性炭表面极性的改性等。

关键词：活性炭；表面改性；改形；极性基团

Abstract: unsaturated electron cloud on the surface of the activated carbon and structure of the carbon hetero-atom affected its application scope, in order to meet the application requirements, must be on the surface modification; The method of the surface modification of activated carbon are introduced, including the appearance, the shape of the activated carbon change, using carbon deposition technology to the change of pore structure, according to different application conditions on the surface polarity of the modified activated carbon, etc.

Key words: activated carbon; The surface modification; Change shape; Polar groups

前言

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【活性炭应用领域扩大对其性能提出了更新、更高的要求，在“高吸附、多功能、高强度”的总要求下，（减低活性炭的使用成本，扩大使用范围，提高利用效率的有效突进）【4,6】。出现了对专用炭质吸附材料需求量越来越多的趋势。目前用传统工艺生产出来的活性炭只能识活性炭表面结构的基础上，采用某种可行的途径对其进行表面改性，从而达到实际应用的目的。现在的活性炭种类少，技术含量低，缺少功能化高品质专用的活性炭，【3-5】】

一、前言

与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相比，活性炭具有许多独特且不可替代的特性。

活性炭吸附剂的优点

1、活性炭的表面特性活性炭具有的表面化学性质、孔径分布和孔隙形状不同，是活性炭具有选择性吸附的主要原因。

2、化学性质稳定、容易再生活性炭的化学性质稳定、能耐酸、耐碱，所以能在较大的酸碱度范围内应用；活性炭不溶于水和其他溶剂，能在水溶液和许多溶剂中使用。

3、催化性质活性炭作为接触催化剂用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。

4、有较发达的孔隙结构活性炭具有发达的孔隙结构，除了活性分子筛以外，孔径分布范围较广，具有孔径大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各种物质。

5、活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。而且可以去除异味和某些液体的颜色。

活性炭因为这些优点被广泛应用于治理水体，空气，土壤等环境中有机，无机，细菌及尘埃等污染物。【1-3】而且，活性炭的应用领域还在不断扩大。

本文中粒状活性炭的微晶结构中为微孔和中孔。

1.1活性炭作为吸附剂的理论

1.1.1活性炭的物理化学特性

活性炭主要物理性能指标有：形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。

主要化学性能指标有：PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸盐、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金属含量、磷酸盐等。

【活性炭的吸附分为物理吸附和化学吸附。

去除活性炭液相和气相中杂质为物理吸附类。凝聚现象

分子之间相互作用力，（范德华力或静电引力）活性炭孔壁上的大量分子可产生强大的吸力，将杂质吸附到孔径中。因为要求杂质孔径必须小于活性炭孔径，所以需不断改变原材料和活化条件制备出不同的孔径结构的活性炭。

化学吸附是活性炭表面发生化学反应，作用力是化学键。化学吸附可解释为电子对共享或电子转移，并不是简单的

活性炭表面含有的氧化物及络合物可与被吸附物发生化学反应，而将被吸附物质结合到活性炭的表面。

活性炭的吸附是两种吸附作用综合的结果。】

1.1. 2活性炭的吸附机理

1.1.3活性炭改性的原理及方法

1.2 分析活性炭吸附剂性能的理论依据

1.3此课题研究的现状

1.4研究此课题的意义

1.1 活性炭作为吸附剂的理论

活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。因活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。

影响活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和浓度；废水的PH 值；悬浮固体含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭能有效吸附氯代烃、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多酯类和芳烃化合物。二级出水中也含有不被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物质，比原有的有机物更难