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活性炭经氧化改性处理后出现的情况
活性炭经氧化处理后,表面酸性基团大量增加,表面亲水性增强,零电点pH(pHPzc)值降低,而硝酸氧化同时可导致活性炭的结构塌陷,比表面积降低。
需要注意的是,氧化改性可增强活性炭对C02, SOz、苯、金属离子等极性较强的物质的吸附,但减弱了对苯酚、腐殖酸等以疏水性为主的有机物的吸附。
热处理改性
活性炭的碱性主要是由于酸性含氧基团的缺失,因此,可以通过在不同气体中加热活性炭的方法去除表面氧而获得碱性特性。在H:和N:等惰性气体高温(>700'C)处理可达到这一目的,HNO3氧化活性炭表面嗜加竣基等酸性基团含量,它们可以通过高温处理去除。
经过高温处理后,活性炭的基本微晶增大,石墨化程度提高,微孔容积和比表面积基本不变,堆积密度增大。
还原改性
在适当的温度下,通过还原剂对活性炭表面的官能团进行还原改性,能够提高含氧碱性基团的含量,增强表面的非极性,处理后的活性炭对非极性物质具有更强的吸附能力。还原改性的手段主要集中在H:或N:等惰性气体对活性炭的高温处理和氨水浸渍处理。
还原改性
在适当的温度下,通过还原剂对活性炭表面的官能团进行还原改性,能够提高一含氧碱性基团的含量,增强表面的非极性,处理后的活性炭对非极性物质具有强一的吸附能力。还原改性的手段主要集中在H2或N2等惰性气体对活件炭的高温处理和氨水浸渍处理。
负载金属离子改性一
负载金属离子改性的原理大都是通过活性炭的还原性和吸附性,使金属离子在活性炭的表面上优先吸附,再利用活性炭的还原性,将金属离子还原成单质或低价态的离子,通过金属离子或金属与吸附质较强的结合力,从而增加活性炭对吸附质的吸附性能。目前经常用来负载的金属离子包括铜离子、铁离子等。但是,当金属浸渍量过高时,会堵塞部分孔隙结构,造成活性炭吸附能力的降低。
酸碱改性
酸碱改性是利用酸、碱等物质处理活性炭,根据实际需要调整活性炭表面的官能团至所需要的数量。通常对活性炭进行酸碱改性是为了改善活性炭对以铜离子为代表的金属离子的吸附效果,常用的改性剂有HCI, NaOH、柠檬酸。研究表明,NaOH处理可以增加活性炭表面经基的数量,而HCI处理则大大增加了诸如酚经
基、内醋基等含单键氧官能团的数量。
等离子体改性
作为一种非热平衡的等离子体,其绝大多数粒子的能量足以破坏活性炭表面原有的化学键而形成新键,从而赋予表面新的特性。利用微波等离子体加热处理活性炭,可以在短时间内处理增大活性炭的比表面积,微小附着物从活性炭微孔周围被除去,增加炭表面的凹凸程度,提高活性炭对各种有机化合物(如苯、甲苯、醋乙醋及二硫化碳)的吸附能力。