活性炭改性技术进展

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1、活性炭改性的技术进展摘要：对活性炭的改性方法及原理进行了全面的综述，列举了改性活性炭的应用，指出了改性方法的发展方向。关键词：活性炭；改性；综述ThedevelopmentofmodifiedofactivatedcarbonAbstract:Thispaperoveralldiscussthewayandprincipleofhowtomodifiedactivatedcarbon.Givingexampletheapplicationsofmodifiedactivatedcarbon.For

2、eshowtrendofthewayofhowtomodificateactivatedcarbon.Keywords:activatedcarbon;modification;review活性炭是一种具有三维结构和大比表的人工材料[1]。改性活性炭应用很广泛，在环境保护，食品，冶金，化工等领域都有应用。改性的活性炭可以用来吸附污水中的重金属离子，有机物；在大气治理中选择性的吸附有害气体如NOx、SOx、甲醛等；炼油厂使用改性活性炭用来吸附脱硫，脱氮[2]~[5]。活性炭的一些表面性质决定了其化学

3、吸附的能力，而对活性炭吸附能力影响最多的是含氧和含氮的基团。表面含氧的官能团有羧基、羰基、内酯基、酚羟基、醌基等，含氧官能团都表现出一些酸性，含氮官能团有酰胺基、酰亚胺基、乳胺基、吡咯基和吡啶基等[6]~[8]。活性炭的吸附能力是由其结构特性和表面化学特性及化学性能决定的，而这三方面性能与表面化学改性处理过程有很强的联系。本文对国内外活性炭载体表面化学性能改性及它他改性方法的研究进行了综述。活性炭改性方法介绍活性炭的改性是通过一些化学或者物理的方法使其表面发生一些化学反应而达到对特定物质吸附的活性

4、中心点。通常才用的方法有表面氧化改性、表面还原改性、负载金属改性和别的改性方法。1表面氧化改性表面氧化改性是通过氧化剂对活性炭进行处理，使活性炭表面官能团发生氧化，提高含氧的官能团数量及活性炭的亲水性。用于表面氧化改性活性炭氧化剂通常选用硝酸、双氧水、高氯酸、臭氧等。郑超等研究了活性炭经硝酸进行表面改性后对Ru/C催化剂的影响[9]。结果表明，活性炭经适量的HNO3改性处理后，中孔有所增加，更主要的是增加了表面羧基，使活性炭的亲水性得到提高，从而提高了以水溶液浸渍法制备的Ru/C催化剂的活性以及R

5、u的分散度；但过量硝酸的改性处理会使活性炭表面不稳定基团增加，这些不稳定基团会降低Ru/C催化剂的活性以及Ru的分散度。王重庆等人研究了用双氧水和硝酸，在醋酸铜溶液进行表面改性后的活性炭对二氧化碳的吸附性能[10]。研究发现通过氧化改性活性炭的表面酸性官能团含量增加，从而引起活性炭表面的极性变化，进而影响在活性炭表面的特征吸附能。特征吸附能随着表面酸性官能团的增加而增加，可能也对吸附二氧化碳有促进作用。刘守新等用臭氧处理了活性炭，改变的活性炭的表面化学结构，酸性官能团羧基、内酯基、羰基数量都有所增

6、加。比表随着臭氧的氧化深度增加而略有下降。适宜的氧化处理可以增加对Cr(Ⅵ)的吸附[11]。2表面还原改性活性炭表面在适当温度下通过还原剂对表面官能团进行还原改性，提高碱性基团的相对含量，增强表面的非极性，从而提高活性炭对非极性物质的吸附性能。还原改性的手段主要集中在氢气和氮气等惰性气体对活性炭的高温处理和氨水浸渍处理。表面还原处理也可以引起活性炭表面的组织结构变化[13]。高尚愚等利用氢气改性活性炭材料，改性后的活性炭材料孔隙性能没有明显的变化，但是由于表面含氧官能团，特别是含氧酸性官能团显著减

7、少，使活性炭对苯酚的吸附能力提高近2.5倍[14]。万福成等采用氨水及苯胺等对活性炭进行了改性处理，部分消除了表面阴性基团，增强了对Au(III)的吸附能力[15]。因为当用浓氨水及苯胺等极性溶液浸泡，活性炭表面酸性基团与氨水及苯胺反应，再加热除去，增大了孔半径，有利于较大的AuC14-离子进入孔隙，另外降低了表面的电负性对AuC14-离子的静电排斥作用，从而提高了活性炭的吸附能力。3负载金属改性表面负载改性是通过一些可溶性盐溶液中的金属离子负载到活性炭表面，在高温下与周围的碳原子发生氧化还原反应

8、，造成周围碳原子的缺失，而达到扩孔目的；或者金属离子本身本身对某种特定物质有着良好的吸附能力。QIAOWen-ming等采用Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3对活性炭进行了实验，表明了在高温下，金属盐分解释放出NOx、SOx与活性炭孔道反应，增大了孔径；同时金属盐的金属氧化物在高温下被活性炭还原，扩大了孔径；金属存在下，对活性炭孔壁活化，这些都提高了活性炭的中孔率[16]。杨娇萍等以FeCl3为化学添加剂、CO2为活化剂，采用化学-物理混合活化法对活性炭进行改性。实验表明，FeC