碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

表面化学改性活性炭对有机物吸附的研究进展

综述了国内外学者对氧化改性和还原改性活性炭吸附有机物的研究进展。氧化改性和还原改性活性炭的比表面积、表面官能团和表面pHpzc都发生了变化,因此对液态和气态有机物的吸附发生变化。吸附机理主要是通过改变三种力的作用形式和大小,即扩散力、供-受电子机制和静电作用。氧化改性活性炭不利于吸附水溶液中的有机物,还原改性活性炭有利于吸附水溶液中的有机物,氧化改性和还原改性活性炭都有利于吸附气态中极性有机物。     

改性活性炭对二硫化碳吸附性能研究

用浸渍法和微波法对活性炭改性,在室温下分别进行静态和动态实验,通过实验数据对比及理论分析,初步认为经微波改性的活性炭对二硫化碳有较好的吸附性能。选取微波15min改性活性炭对二硫化碳进行动态吸附实验,考察活性炭改性前后对二硫化碳的吸附性能。采用多个模型方程对数据进行回归,从回归模型可以看出,实验数据能够较好满足Langmuir-Freundlich方程。利用热重曲线及FT-IR谱图进一步分析微波改性活性炭对二硫化碳吸附性能的变化。研究结果为工业采用改性活性炭预脱除含二硫化碳的气体提供参考。     

粉末活性炭粒径对水中菲吸附动力学的影响效应研究

以菲为目标污染物,研究了粉末活性炭(PAC)在微尺度(1～ 100.Μm)下的粒径效应对多环芳烃吸附性能的影响.实验中按照中值粒径将研磨后得到的粉末活性炭划分为:PAC-1 (19 μm)、PAC-2(46μm)、PAC-3(76 μm).通过比表面积及孔隙度自动分析仪、原位拉曼光谱、扫描电镜等手段对PAC物化性质进行表征,发现粒径减小使PAC的BET比表面积和总孔容增加了10％ ～20％左右,而对PAC表面化学性质的影响较小.PAC的粒径分布对其吸附性能有显著影响,这种影响主要体现为吸附速率成倍的增加,其次是吸附容量有30％ ～36％的增幅.分别用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,伪二级动力学方程的拟合程度最高,PAC-1有最大的吸附速率常数k,并且随着粒径的减小,k值逐渐增大.     

改性活性炭对水溶液中双酚-A的吸附研究

采用HNO3、NaOH及高温N2对商用炭WV A1100进行表面改性处理,并利用BET、XPS、pH.及Boehm方法对活性炭进行物化表征.结果表明,HNO3改性明显降低了W20的比表面积,增加了其表面酸性含氧官能团数量,使等电点(pHpae)由4.95降至1.50;高温N2和NaOH改性处理后炭表面化学性质变化与HNO3氧化基本相反,pHp.升至近中性,其中高温N2处理降低了43.81%的表面积.另外,活性炭对双酚-A(BPA)的吸附实验结果表明,吸附体系中溶解氧的存在不会促使BPA在W20表面发生酚氧自由基氧化耦合,并且原炭W20、高温N2和NaOH改性处理后炭对BPA的吸附等温线结果满足Langmiur模型,而HNO3改性炭的吸附行为更符合Freundlich模型,其中高温N2改性炭表现出最好的吸附BPA能力,饱和吸附量值达到了526.32mg/g,是能力最差炭(HNO3改性)的3倍,结合表征结果分析得出,在吸附体系中炭表面的憎水性和静电荷密度,是控制分子态BPA吸附过程的主要因素,即吸附主要遵循π-π理论.     

活性炭对天然水体中甲基对硫磷和三氯乙烯的吸附特性研究

采用序批式试验研究了3种粉末活性炭(PAC)对天然水体中甲基对硫磷(MP)和三氯乙烯(TCE)的吸附平衡特性,利用均相表面扩散模型(HSDM)对不同投炭量下的吸附动力学进行拟合与预测,并探讨了天然有机物(NOM)对MP、TCE在PAC上的竞争吸附效应.研究结果表明,天然水体条件下,3种PAC对MP和TCE的吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型;MP比TCE更易于被PAC吸附;3种PAC对MP、TCE的吸附能力由大到小依次为YK炭、SL炭和JC炭;HSDM模型可以很好地对吸附动力学进行拟合,并能够有效地预测不同投炭量时的吸附动力学;天然水体中的NOM会与MP和TCE在PAC上发生竞争吸附,NOM对MP的竞争吸附作用相对TCE更为显著.     

酸碱改性活性炭对甲苯的吸附性能研究

活性炭分别经过不同的酸碱处理,采用红外光谱、Boehm滴定和比表面积分析仪对其进行了表征,并测定了改性活性炭对甲苯的吸附性能。结果表明:HNO_3改性会使活性炭表面的酸性基团含量增加,碱性基团含量减少,NaOH和NaHCO_3改性结果则正好相反。吸附实验表明,碱性基团含量增加有利于提高活性炭对甲苯的吸附能力,而酸性基团含量增加则降低了这一能力。     

改性活性炭对水中PFOS的吸附去除研究

分别用FeCl3及中功率微波对煤质和椰壳2种粉末活性炭进行改性.序批式实验研究了活性炭改性前后对全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附特性.结合活性炭改性前后表面化学官能团和孔结构的变化特征,探讨了不同改性方式对PFOS吸附去除的影响效应以及天然有机物中的主要组成成分腐殖酸对PFOS在原炭及改性炭上的竞争吸附效应.结果表明,Fe3+及中功率微波处理对煤质炭和椰壳炭的孔结构和表面性质都有影响,但变化趋势不同.椰壳活性炭经Fe3+及中功率微波改性后对PFOS的吸附量明显提高,而煤质活性炭经改性后对PFOS的吸附量出现下降.改性椰壳活性炭与原炭吸附PFOS达到吸附平衡的时间基本相同,均为6 h左右.在腐殖酸存在下,改性椰壳炭对PFOS的吸附量因竞争吸附而有所下降,但改性炭的吸附量仍明显高于原炭.     

阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、癸基三甲基溴化铵（MTAB） 以及三甲基正十四烷溴化铵（DTAB） 改性活性炭. 结果发现,表面活性剂加载使得活性炭的比表面积、孔径体积和表面Zeta电位发生改变. 改性后的活性炭用来吸附水中的砷酸盐和亚砷酸盐. 吸附等温实验结果显示,改性后活性炭对砷酸盐的吸附能力有显著提高,但对亚砷酸盐则只有在pH>10才有明显吸附.无论对砷酸盐还是亚砷酸盐,CTAC改性效果均要好于MTAB和DTAB. 改性后活性炭对砷酸盐的吸附主要通过离子交换,但离子交换并不是唯一的吸附机理. 砷酸盐的吸附受到溶液pH值和水中其他阴离子的竞争吸附的影响.中性pH范围内吸附最佳,而阴离子对砷酸盐的竞争则是PO₄^3- >SO₄^2- > NO₃^-.     

改性污泥活性炭吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,1.0 mol/L KOH做活化改性剂,制备污泥活性炭,探讨不同条件下其对废水中Cr(VI)的吸附性能.结果表明,污泥活性炭对Cr(VI)吸附的最佳条件为:pH为2,温度为25℃,污泥活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为40 min.此条件下,废水中Cr(VI)的去除率可达99%以上.动力学分析表明,污泥活性炭对Cr(VI)废水的吸附符合准二级动力学方程与Langmuir等温式.     

活性炭吸附挥发性有机化合物的研究进展

由于挥发性有机化合物(VOCs)对人类健康和生态环境的危害巨大,因此VOCs控制技术的研究显得尤为重要.活性炭吸附法具有技术成熟、操作简单、净化效率高、能耗低以及可回收等优势,是净化VOCs最经济、有效的方法之一.主要综述了活性炭在脱除VOCs方面的研究进展,包括活性炭的制备和改性技术及其对VOCs的吸附性能、活性炭吸...     

改性活性炭纤维对甲醛吸附性能的研究

对室内甲醛的来源和污染现状进行了初步分析,指出甲醛严重危害人类健康。分别用HNO_3、NH_3—NH_4Cl、H_2O_2对活性炭纤维进行表面改性,动态吸附试验发现用H_2O_2改性后对甲醛的吸附效果最佳,并用日立(HITACHI)X-650型扫描电子显微镜(SEM,Scanning Electron Microscope)进行了显微结构分析。结果表明活性炭纤维特别是改性活性炭纤维治理含甲醛的空气具有良好的应用前景。     

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.     

改性活性炭在环境保护中的应用

活性炭是一种应用广泛的吸附催化剂 ,其性能取决于它的孔隙结构和表面化学性质。为了提高其吸附效率和改善其吸附选择性及其催化性能 ,往往需要对活性炭的孔隙结构进行调整以及改变其表面化学性质。综述了活性炭的改性方法及其特点、改性活性炭在环境保护中的应用及其再生等方面的研究概况     

活性炭性质对其吸附水中硝基苯性能的影响

通过对活性炭进行HNO3氧化及热处理改性,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77 K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布;以Boehm滴定、零电荷点pHPZC的测定及元素分析定量表征活性发表面含氧官能团变化.结果表明:经改性后,活性炭比表面积及总孔容略有减小,表面性质发生较大变化.改性活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变,吸附容量大小依次为:AC1′＞AC0′＞AC0＞AC1.经硝酸氧化后,比表面积下降、存在过多表面含氧官能团是导致AC1吸附硝基苯能力降低的主要原因;而AC1'表面适量酚羟基所提供的氢键吸附是其对硝基苯吸附量增加的主要原因.     

活性碳纤维对水中五氯酚的吸附性能研究

文章研究了活性碳纤维(ACFs)对水中五氯酚(PCP)的吸附行为、吸附条件及再生性能。结果表明,PCP在ACFs上的吸附容量较大,Langmuir及Freundlich等温线都能较好地反映其吸附行为;ACFs对水中分子和离子状态的PCP均可吸附,在最佳的静态吸附和动态吸附条件下,PCP去除率分别可以达到97%和99.8%;用0.01mol/L NaOH溶液进行再生,吸附量基本不变,五氯酚回收率可达90%以上。     

锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

表面憎水性活性炭的制造和表征

活性炭是一种应用广泛的吸附催化剂,具有发达的空隙结构和巨大的比表面积,在环境污染处理,尤其是去除废水中有机污染物等方面,具有广泛的应用。但是,通常在活性炭的活化过程中,活性炭表面产生一些亲水性的基团,使其吸附废水中有机污染物量减少。文章通过活性炭表面改性,赋予活性炭表面一个合适的憎水性,从而增强其在废水中吸附有机污染物的能力。