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活性炭的表面化学性质及改性技术

来源:四川活性炭作者:泷邦小编 时间:2021-01-18 15:25:42 点击:440次

[文章前言]:活性炭具有广泛的应用,例如石化工业,电力工业,食品工业和黄金工业。这些行业主要看重活性炭本身的吸附能力,但在实际应用过程中,活性炭原有的吸附能力可能无法满足工业要求,因此只能通过对活性炭进行表面改性来提高吸附能力。通常,在各种领域中使用的活性炭是改性活性炭。
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  活性炭的主要成分是碳,此外,还有少量的化学键合元素和灰分。化学键元素主要是因为活性炭在碳化之前仍保留在碳中,灰分是活性炭的重要无机成分,但正是由于这种成分,它会造成活性炭的二次污染,因此要格外小心。

活性炭的表面化学性质及改性技术

1.活性炭的表面化学性质

  在使用活性炭或活性炭作为催化剂载体的液相吸附过程中,不仅碳表面的化学性质对吸附性能有很大影响,而且活性炭的化学性质对吸附性能也有很大影响。但是,关于活性炭的表面化学的报道越来越多。

  活性炭的吸附性能不仅取决于孔结构,还取决于决定活性炭化学吸附的表面化学性质。化学性质主要取决于表面,表面杂原子和化合物上化学官能团的类型和数量。不同的表面官能团,杂原子和化合物在不同被吸附物的吸附上具有明显差异。因此,化学修饰活性炭的表面化学结构以使吸附更具选择性非常重要。

  活性炭的表面官能团通常分为含氧官能团和含氮官能团,并且含氧官能团主要包括羧基,酚羟基,羰基,内酯基和环状过氧基。含氮官能团可以以两种类型存在:酰胺基和邻苯二甲酸酯。 Iminogi,内酰胺基,吡咯基型嘧啶等

2.活性炭表面化学改性技术

  表面官能团是活性炭的活性中心,直接决定活性炭表面的各种化学性质。然而,表面官能团的各种性质与原料和活化方法直接相关。只要原料或活化方法得到改善,活性炭的性能就会发生变化。

  2.1表面氧化改性。

  技术人员使用强氧化剂在特定温度环境下处理活性炭,以确保活性炭表面上存在更多的氧酸基团,使表面更具极性,并降低了零点pH。在实际应用中,已经发现活性炭的表面极性越强,吸附越好。

  在此阶段,用于活性炭的表面氧化改性的原材料很多,其中最常见的是HNO3,H2O2和HClO。学者在实验研究中使用HNO3。研究表明,用HNO3处理活性炭表面后,吸附性能得到了进一步改善,尤其是对于三卤甲烷。一些学者使用HNO3,HClO和其他两种原料进行了实验,测试表明,使用HNO3处理活性炭表面不仅增加了酸性基团的数量,而且还显着破坏了活性炭表面的微孔结构。切碎。用HClO在活性炭表面上进行测试的结果是,氧基团的数量大大增加,但是微孔结构没有明显改变,比表面积也没有明显改变。

  另外,许多学者使用了不同的方法并获得了相应的数据来校正活性炭的表面氧化。

  2.2表面还原校正

  测试技术人员使用还原剂在特定温度环境下执行表面还原校正测试。如果测试成功,则活性炭表面显然会吸附到非极性材料上。这主要是使用还原剂来大大增加活性炭表面上的碱性基团的数量,并且碱性越高,活性炭表面的非极性越强,因此活性炭的表面具有非极性特性。该物质更敏感。

  一位学者对H2进行了实验,发现使用H2后,活性炭表面的氧酸性官能团数量大大减少,从而产生了CO2,CO等物质。这些物质与活性炭的表面分离,导致含氧酸官能团的数量显着减少,同时增加了碱性官能团的数量。一些学者使用氨水和苯胺还原剂进行了实验研究,研究表明,用这两种还原剂对活性炭表面进行改性后,表面上负性基团的非极性吸附能力得到了极大的提高。这主要是因为氨和苯胺是可以与活性炭发生化学反应的极性物质。加热后,表面的孔半径大大增大,从而使离子进入孔中以增加表面电负性并改善活性炭表面。无极性吸附能力强。

  2.3表面酸碱改性

  目前,在使用活性炭的过程中,种类少,技术水平低,实用的功能性活性炭少,但经过酸碱改性后,可以有效解决上述问题。

  当前,技术实验人员使用的许多酸碱改性剂包括HNO3,H2O2,HClO和柠檬酸。一位学者决定使用两种酸碱改性剂,即HNO3和NaOH以及NaCl的混合物。经过两次表面酸碱重整后,活性炭的表面吸附速率大大提高,吸附容量也大大提高。

  2.4表面等离子体改性

  在传统活性炭表面上引入碱性官能团主要是通过氨浸渍和高温脱氧。最近的研究表明,在通过氧氮等离子体和CF4等离子体改性的活性炭表面上引入氧,氮和氟官能团,在某些特殊应用中显示出良好的效果。

  一些学者已经使用低压O2/N2等离子体对商用煤基活性炭的表面进行了改性。研究表明,活性炭被P-O2转化,并向碳表面引入了大量的含氧官能团。经P-N2改性的活性炭为:随着活性炭的表面改性强度的提高,表面含氧的酸性官能团逐渐减少,而含氮的官能团逐渐增加,从而获得了富含硝基,胺和酰胺基的活性炭。另外,当以相同的功率改性P-O2时,活性炭的点火损失率高于P-N2改性的点火损失率,并且随着P-O2改性过程中等离子体产生功率的增加,活性炭的点火损失率增加。在-N 2重整过程中,活性炭燃烧速率随着等离子体产生功率的变化而达到峰值。在低功率范围内,它随着功率的增加而增加;在高功率范围内,它随着功率的进一步增加而减小。

  一些学者对活性炭纤维进行了远程等离子体表面改性研究,发现在远程等离子体中,电子离子对样品的蚀刻作用具有抵抗力。活性碳纤维经过远程等离子体表面改性后,在表面上含有氧官能团。当增加时,基础染料结晶紫的吸附性能得到改善。从出料区到边远区40cm,当出料时间,出力和出料压力恒定时,经过P-N2处理的活性炭纤维的吸附能力明显提高,而在边远区40cm处,活性炭纤维的吸附力基本稳定。当放电压力,放电功率,长距离距离固定时,在活性炭纤维的表面上会产生更多的自由基,随着放电时间的增加,表面酸度增加,碱性染料结晶紫的吸附增加。能力提高。

3.结论

  综上所述,可以看出,对活性炭进行表面改性后,其吸附性能较好,可以满足实际需要,但改性效果的好坏主要取决于改性原料的选择是否合理。选择很重要。在未来的应用过程中,活性炭的表面改性也将是实验研究的重点。中国的相关学者和专家需要更多的研究。


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