活性碳纤维表面改性及其在气体净化中的应用

在介绍新型材料活性炭纤维的组成和表面官能团基础上,综述了目前运用于活性炭纤维的化学溶液浸渍、高温热处理、化学气相沉淀、电极氧化、低温等离子体等表面改性技术,同时对改性活性碳纤维在脱硫、脱硝、机动车尾气净化和室内空气净化等方面的应用进行了相应的评述。指出深入探索有效的表面改性技术、净化机理以及活性碳纤维结合其他处理方法提高污染净化能力的新工艺将是进一步研究的课题。     

活性炭纤维的改性及对Cu~(2+)吸附性能影响的研究

采用硝酸、磷酸、磷酸二氢铵和硝酸铜水溶液对聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)进行浸渍改性,制备了4种改性活性炭纤维(ACF1-ACF4)。测定了改性活性炭纤维表面含氧酸性官能团、零电荷点、比表面积和孔容,评价了改性纤维对铜离子的吸附性能。结果表明改性后活性炭纤维表面含氧酸性官能团明显增加,其零电荷点相应降低,比表面积和微孔孔容增大。改性活性炭纤维对Cu2+的吸附容量显著提高,其中ACF2吸附性能最佳,其吸附容量从改性前的4.80 mg/g增加到17.32 mg/g,提高了3.6倍。     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

表面化学改性气相吸附用活性炭的研究进展

本文总结了活性炭气相吸附机制,并从表面氧化改性、表面还原改性及表面负载金属改性方面叙述了国内外在气相吸附用活性炭改性方面的研究进展。其中,氧化改性主要是利用强氧化剂在适当条件下对活性炭表面官能团进行氧化处理,增加表面含氧酸性基团含量,使其表面极性增加;表面还原该性是利用还原剂在适当条件下对活性炭表面官能团进行还原改性,提高含氧碱性基团含量,增强了表面非极性。对活性炭改性机理的深入细致研究将会是未来活性炭研究领域的主要方向。     

抑制饮用水中亚硝酸盐形成的研究

利用强氧化剂对活性炭进行改性,改变了活性炭表面官能团的性质,使原来具有催化还原能力的官能团,改性为具氧化能力的官能团,从而抑制了活性炭吸附水中亚硝酸盐的形成,使出水中亚硝酸盐浓度从未改性活性炭的2.0mg/L,降低为改性后的0.01 mg/L.     

氧化改性活性炭纤维吸附材料制备及其性能研究

目的以不同浓度的双氧水溶液对活性炭纤维进行氧化改性,制备SO_(2)、NO_(x)腐蚀气氛吸附材料。方法采用红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等表征方式,揭示双氧水改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响,并将装有吸附材料的防护包装贮存于湿热海洋气候环境中,验证腐蚀气氛控制效果。结果双氧水改性活性炭纤维后,其表面官能团未发生变化,比表面积先减小、后增大。改性后,活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,30%双氧水改性活性炭纤维对SO_(2)、NO_(2)、NO的饱和吸附量分别为100、153、128 mg/g,与改性前相比,分别提高了67%、180%、137%。应用吸附材料的防护包装内部腐蚀气氛浓度在3个月内几乎为0。结论双氧水改性活性炭纤维具有良好的腐蚀气氛吸附性能,在长贮微环境中具有良好应用前景。     

硝酸改性活性炭特征及其催化臭氧氧化性能

采用硝酸氧化对颗粒活性炭进行改性处理,研究了硝酸改性后活性炭结构和表面化学性质,及其对酸性大红3R的吸附能力和催化臭氧氧化去除效果的影响。结果表明,硝酸改性后,活性炭比表面积减小,微孔孔容减小,中孔孔容增大。活性炭表面以羧基为主的酸性含氧官能团随着硝酸改性浓度提高而显著增加,并对其吸附能力和催化臭氧氧化能力产生显著影响。硝酸改性活性炭吸附能力在碱性条件下由于表面酸性官能团和酸性大红3R之间的静电作用而有所降低;在酸性条件下由于二者的色散作用而增强。表面酸性官能团在碱性条件下参与臭氧分解,产生·OH,增强了硝酸改性活性炭对酸性大红3R的催化臭氧氧化去除效果。     

活性炭纤维三维电极电催化降解水中间甲酚——效能及影响因素研究

探讨了以活性炭纤维作为三维粒子电极电氧化降解水中间甲酚的可行性与效果.首先对活性炭纤维的表面形貌,比表面积,孔结构和表面官能团情况进行了表征,发现活性炭纤维（ACFs）以单束纤维的结构交叉排列而成,比表面积较大（>1480m²/g）,另外发现活性炭纤维的表面存在较多官能团种类.结合活性炭纤维表征结果,论文对活性炭纤维三维电极的相关影响因素进行了考察,研究了活性炭纤维种类,活性炭纤维与电极的接触方式以及反应溶液初始pH值对实验结果的影响.结果表明,活性炭纤维表面过多的含氧官能团不利于污染物的快速降解,而三维电极电氧化效果随着pH值的降低而显著增大,不同的电极接触方式对三维电极电氧化效果也有较大影响.     

活性炭纤维的改性及其微孔结构

采用微波辐射、硝酸回流、微波-硝酸处理和氢氧化钠水溶液浸渍改性了粘胶基活性炭纤维,并对其改性机制进行了探讨.利用氮吸附对改性活性炭纤维的孔隙结构进行了表征.结果表明,除碱改性活性炭纤维外,其余改性活性炭纤维的BET表面积增加、微孔容量增大、对氮气的亲和力增强,而且微波辐射改性可使活性碳BET表面积大大增加.活性炭纤维表面呈双重分维特征.     

活性炭的表面性质对CeOx/AC催化臭氧氧化水中苯甲酸的影响机制

实验对活性炭(activated carbon,AC)进行了氧改性、氮改性、硫改性和氮-硫共改性,考查AC的表面性质对CeO_x/AC催化臭氧氧化苯甲酸性能的影响.结果表明,相比氧改性活性炭ACO、硫改性活性炭ACS和氮改性活性炭ACN,氮-硫共改性活性炭ACNS由于含氮官能团和含硫官能团的引入,提高了对苯甲酸的吸附性能和催化臭氧氧化性能.采用氮-硫共改性活性炭为载体制备的CeO_x/ACNS催化剂表面Ce~(3+)含量最高,因而具有最高的催化活性,反应30 min,苯甲酸的去除率由单独臭氧氧化的22%提高到88%,TOC的去除率单独臭氧氧化的7%提高到55%.CeO_x/ACNS催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,苯甲酸的去除率仅从88%降低到82%,整个过程中活性组分Ce的流失只占负载量的0.32%,是一种很有应用潜力的臭氧氧化催化剂.     

活性炭纤维对水中铁的吸附研究

以活性炭纤维(ACF)为溶液中铁离子的吸附剂,考察了吸附时间、吸附温度、ACF比表面积及表面酸碱性对Fe3 吸附行为的影响.通过平衡吸附实验获得的吸附等温线,并不符合Langmuir与Freundlich经验吸附方程.吸附温度升高与ACF比表面积增加,都有利于铁离子的吸附,说明吸附过程同时具备物理和化学吸附行为的双重特征.ACF表面碱性基团是影响铁离子吸附的主要因素.     

改性活性炭纤维对重金属离子的动态吸附研究

研究了活性碳纤维ACF及经氧化及碱化改性后的活性碳纤维对重金属离子的动态吸附,采用Boehm滴定、比表面积及孔隙分析等方法表征了改性前后ACF的表面结构和表面化学性质。考察了流速、浓度、吸附剂用量及吸附剂类型对吸附效率的影响。结果表明:低浓度、低流速、低吸附剂(ACF)用量,均有利于ACF对重金属离子的吸附;改性后的ACF在吸附容量及穿透时间上均优于未改性的ACF,以经碱化改性ACF的效果最佳,其饱和吸附量为225.62 mg/g,是未改性ACF饱和吸附量55.42 mg/g的4倍。在混合离子的吸附中,对铅离子的吸附能力强于铜离子和镉离子。     

改性活性炭纤维对含乙醇有机废气的吸附性能研究

文章研究了活性炭纤维(ACF)对乙醇的吸附性能以及表面基团和形态对吸附性能的影响,并以提高活性炭纤维对乙醇的吸附性能为出发点,采用无机盐浸渍及二次热处理方法对ACF进行表面改性,改性前ACF对乙醇的吸附容量为376mg/g,经过无机盐浸渍并二次热处理改性的ACF对乙醇的吸附容量达到了516mg/g,穿透时间也由改性前的30min延长到了80min。结果表明,无机盐浸渍和二次热处理改变了ACF表面基团和形态,从而提高了ACF对乙醇的吸附性能。     

活性碳纤维吸附CS2蒸气的热力学研究

通过吸附热力学研究,计算出CS_2蒸气在活性碳纤维(ACF)上的吸附热、吸附功和吸附熵.结果表明,吸附属物理吸附范畴,所用吸附剂样品表面是不均匀的.     

活性炭纤维对铅镉二元离子吸附作用的研究

以活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为吸附剂,研究吸附剂投加量、时间、初始溶液pH和重金属浓度等影响因素对二元溶液中Pb(II)和Cd(Ⅱ)去除效果的影响。实验结果表明,ACF适应的pH范围宽(3.0～5.6),吸附平衡时间短(2 min),对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量随溶液pH增加而增大。在溶液pH为5.6,ACF用量为0.004 g/L时,ACF对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量分别为232.4和33.8 mg/g。ACF对Pb(Ⅱ)的吸附满足Freundlich等温吸附模型,对Cd(II)的吸附满足Langmuir等温吸附模型。环境扫描电镜照片显示ACF在吸附铅镉二元溶液后,表面聚集很多细小颗粒物,能量色散X射线光谱仪分析进一步验证颗粒物的主要组成为铅和镉元素,红外光谱分析则表明Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)与ACF的表面官能团结合实现了ACF对废水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除。     

生物活性炭纤维载体的筛选及总磷和锌的去除

研究了四种活性炭纤维(J-10,J-12,A-10,A-20)的比表面积情况、微孔结构及在挂膜后生物活性指数的变化情况。最大的比表面积A-20达到了1760m2/g,J-12为1225m2/g;四种活性炭纤维挂膜的生物活性指数分别达到了3.8、4.9、2.6、2.7mg/L,最佳的活性炭纤维载体材料为J-12。通过电镜扫描图观察了微生物在活性炭纤维(ACF)上的生长情况,发现不同时期微生物生长的状态、数量及物种是不同的,中期生物形态丰富,微生物种类繁多。将生物活性炭纤维法应用于原水中总磷和锌离子的去除,同生物活性炭法(BAC)的去除效果进行了比较,结果表明:在同样的实验条件下生物活性炭纤维的去除效果最佳,对总磷和锌的最佳去除率分别达到了72%和69%,使原水中总磷含量由《地表水质环境质量标准》中的Ⅲ类标准提高到Ⅱ类标准,使原水中锌的含量符合《渔业水质标准》;后期基本稳定在65%～70%和60%～70%之间;远远优于生物活性炭法。     

载银活性碳纤维对大肠杆菌吸附作用的研究

以大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）为对象，通过细菌吸附实验研究了载银活性碳纤维（ＡＣＦ（Ａｇ））对大肠杆菌的吸附特性．借助扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行细菌分布形态的观察和细菌数量的计算．结果表明，大肠杆菌易分布于ＡＣＦ（Ａｇ）表面的沟槽处；ＡＣＦ（Ａｇ）吸附的细菌数量随银含量、比表面积的增加而增大．此外，细菌吸附量还与ＡＣＦ（Ａｇ）表面银颗粒的大小有关．对吸附细菌的动力学亦进行了研究．     

活性炭纤维对水中低浓度柴油的吸附特性研究

研究了活性炭纤维(ACF)对水中低浓度柴油的吸附特性。通过静态吸附试验,考察了吸附时间、温度和pH等因素对吸附速率和吸附行为的影响。结果表明:ACF吸附速度快,35 min去除率达81.5%;在10～30℃范围内吸附温度越高效果越好,10℃吸附1 h时的去除率为91.4%;pH适应范围广,2.7相似文献