碱铜联合改性珠状活性炭及其对甲苯的吸附机理

为了提高活性炭吸附材料对非极性污染物的吸附性能,采用碱[（NaOH溶液）联合铜（Cu（CH₃COO）₂溶液]对珠状活性炭（beaded active carbon,BAC）进行改性,利用BET、SEM、Boehm滴定和FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,并采用动态吸附法和Yoon-Nelson吸附理论模型研究了不同改性方法对活性炭吸附甲苯穿透曲线、饱和吸附量的影响及吸附机理.结果表明:改性后BAC表面不规则的孔隙增多,比表面积和微孔容积减少,平均孔径变化不显著,表面Cu含量明显升高;不同浓度碱铜联合改性后BAC对甲苯的吸附性能均提高,当NaOH溶液浓度为8 mol/L、Cu（CH₃COO）₂溶液质量分数为0.5%时,联合改性效果最好,此时改性后BAC对甲苯的饱和吸附量较改性前增加了50.9%,吸附穿透时间延长了342.9%,吸附平衡时间延长了77.4%.研究显示:较高浓度的碱联合较低浓度的铜溶液对活性炭改性,能显著提高吸附甲苯性能;改性后BAC对甲苯的吸附性能受自身孔隙结构和表面官能团的共同影响,且表面酸性官能团影响显著,表面金属铜与甲苯的结合作用是主要的吸附过程.      

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.     

改性活性炭去除室内甲醛的试验研究

该实验对活性炭进行改性用于室内低浓度甲醛的去除。探讨了铵盐、碱盐用量及联合改性对活性炭去除甲醛的影响。利用0.02%的氢氧化钠对活性炭改性后再利用3%的氨水对活性炭二次改性,最终甲醛去除效率可达94.38%。对改性后的活性炭进行亚甲基蓝的吸附值、Boehm滴定分析法及SEM表征分析。结果表明:0.02%氢氧化钠改性活性炭时,能有效增大了活性炭的比表面积;利用3%的氨水改性活性炭时,能改变活性炭的表面官能团的含量,使表面化学活性增加,但减少活性炭的微孔比例。两者混合改性时能得到良好的加权效果,增强活性炭对甲醛的吸附效率。     

微波改性活性炭对苯酚的吸附性能研究

采用N2低温吸附/脱附、Boehm滴定对活性炭的孔结构和表面含氧官能团进行表征,研究微波热处理对活性炭的吸附性能的影响。用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对活性炭的吸附性能进行评价,比较了溶液pH和吸附温度对改性前后活性炭的吸附能力影响,运用准一次方动力学模型和准二次方动力学模型对2种活性炭的吸附动力学进行研究。结果表明:微波热处理改性活性炭可提高活性炭对苯酚的吸附性能。     

活性炭纤维填充床脱除工业废水中氯苯酚的实践

采用了活性炭纤维吸附法净化水中微量的氯苯酚。在25℃和35℃下，实验测定活性炭纤维吸附氯苯酚的吸附平衡等温线．该吸附等温线符合Langmuir型。水溶液的pH值将影响吸附容量。在碱性条件下吸附容量显著下降。这将有利于吸附剂的再生。测量氯苯酚在活性炭纤维填充床的穿透曲线．在5％突破点处的动态吸附容量为0．23kg(氯苯酚)／kg(活性炭纤维)在25℃下。采用40℃、5％NaOH溶液再生被氯苯酚饱和的活性炭纤维填充床。再生后吸附效率达93％以上。     

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.     

改性活性炭对内分泌干扰物的吸附效能与机制

为提高活性炭对内分泌干扰物的吸附效率,分别采用混合酸溶液,氨水,KMnO₄溶液和表面活性剂溶液对活性炭进行改性.采用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和Boehm滴定法对改性后活性炭表面化学性质及孔隙特征的变化进行评价.通过静态吸附实验确定活性炭的最佳改性方法,并对改性后活性炭吸附机理进行探讨.实验结果表明,KMnO₄改性活性炭（AC-K）表现出最佳的污染物吸附性能,其对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、阿特拉津（Atrazine）和磺胺甲恶唑（SMZ）的去除率分别可达到94.5%、93.8%和95.5%,且吸附过程符合二级动力学方程和D-R模型.由模型计算结果可知,AC-K对目标污染物的吸附速率明显加快,其中对Atrazine的二级吸附速率常数是AC的1.75倍.AC-K对DBP、Atrazine和SMZ的理论饱和吸附量也分别比改性前分别提高了42.2%、629%和122%.经KMnO₄改性后,活性炭的吸附机制由物理吸附占主导,转化为离子交换吸附.     

青贮秸秆活性炭的制备和改性及其对阿莫西林的吸附特性

为提高秸秆活性炭性能及其对AMX（阿莫西林）的吸附效果,研究了青贮秸秆活性炭的制备和改性方法及其对AMX的吸附特性.以青贮玉米秸秆为原料,通过响应面法（RSM）,在活化温度为584℃、浸渍比为1:1.9的条件下,制备了AC-S（青贮活性炭）和AC-SA（改性青贮活性炭）.通过比表面积和孔径分析,AC-S和AC-SA的S_BET（比表面积）分别为1 521、1 347 m2/g,两种活性炭兼具中孔和微孔.研究了吸附动力学、热力学特性及初始ρ(AMX)、pH对吸附结果的影响.结果表明,AC-S和AC-SA对AMX的最大吸附量分别为39.69、45.60 mg/L,均符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型（R20.99）,吸附形式主要为化学吸附,在酸性条件下吸附量增加.研究显示,改性后AC-SA的酸性官能团增加45.31%,提高了其与AMX的碱性基团结合能力,因此对AMX的吸附效果更好.      

等离子体改性对活性炭纤维表面化学结构的影响

采用放电等离子体对活性炭纤维表面进行改性,通过改变活性炭纤维的化学官能团来强化活性炭纤维对SO2和NOx的吸附和催化作用。利用XPS、FTIR等方法对改性活性炭纤维的化学性质进行表征,研究了活性炭纤维表面官能团在等离子体改性过程中的转化规律和机理。实验结果表明:放电改性过程可以有效地向活性炭纤维表面引入有利于脱硫脱氮的含氧、含氮官能团;当电压为8kV,放电时间为5min时,放电改性活性炭纤维的效果最佳。     

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.     

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.     

污泥基活性炭吸附空气中甲醛的研究

以城市污水处理厂脱水污泥为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭,采用BET比表面积测试、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法研究其理化性能,利用动态吸附实验系统和蒸馏装置,将污泥基活性炭与选定的商业活性炭进行了甲醛吸附性能对比,并利用热重分析法研究了甲醛在各活性炭上的脱附情况.结果表明,污泥基活性炭对空气中浓度分别为498,0.41mg/m3的甲醛均有很好的吸附效果,吸附量分别可达74.27,7.62mg/g,最大去除率分别为83.72%和89.56%,其吸附性能与选定的商业活性炭相当,特别是在处理浓度为0.41mg/m3甲醛时超过选定的商业活性炭.该污泥基活性炭BET比表面积为509.88m2/g,氮吸附等温线属于BDDT分类中的I-B型,表明其具有大量的超微孔和极微孔,更适用于低浓度甲醛的吸附.FTIR分析表明其表面含有各种含氮基团,特别是-NH2的存在,可能形成化学吸附中心,但从吸附甲醛后各活性炭的微商热重分析(DTG)曲线可以看出,各甲醛在活性炭上的吸附主要为物理吸附.     

浸渍-微波法载铁活性炭对双酚A的吸附

通过浸渍-微波法制得载铁粉末活性炭,并用XRD、Boehm滴定法、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值对其进行了物化表征,研究了其对双酚A的吸附性能。结果表明:经改性后,铁在活性炭上的负载形态主要为α-Fe和Fe3O4;活性炭的石墨化程度降低,碳的表面裸露点有所减少;载铁活性炭表面碱性含氧基团含量显著增加,表面酸性含氧基团含量减少;碘吸附值和亚甲基兰吸附值分别增加了28.25%和29.63%,即微孔率及中孔率均有所提高。载铁活性炭对双酚A的吸附等温线可以用Freundlich方程拟合,相关系数R2>0.900,原活性炭和载铁活性炭的吸附常数Kf分别为1.940 mg.L1/n/(g.mg1/n)和2.250 mg.L1/n/(g.mg1/n);载铁活性炭对双酚A的吸附动力学过程可以用Lagergren准二级动力方程拟合,相关系数R2>0.990,原活性炭和载铁活性炭的吸附速率常数Kad分别为0.014 min-1和0.021 min-1。     

高分子固体废物基活性炭对有机染料的吸附解吸行为研究

分别以3种高分子固体废物,即轮胎橡胶、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为原料,利用KOH活化法制备高比表面积活性炭.通过吸附实验研究了活性炭对2种有机染料(亚甲基蓝和甲基橙)的吸附、解吸行为,同时探讨了溶液pH值、离子强度和表面活性剂对吸附的影响.结果表明,PVC和PET基活性炭比表面积分别为2 666和2 831 m2.g-1,中孔容积分别为1.06和1.30 cm3.g-1,15 min内对亚甲基蓝和甲基橙的去除率分别高达98.5%和97.0%、99.5%和95.0%,且Langmuir模型拟合的染料最大吸附量均超过2 mmol.g-1,显著高于商业活性炭F400.Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述2种染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主.溶液pH值、离子强度和表面活性剂对染料吸附均有较大影响.制备的高分子基活性炭对亚甲基蓝的吸附强于甲基橙,2种染料均不容易发生解吸.实验结果可为高分子固体废物的资源化利用、制备经济高效的碳质吸附材料提供科学依据.     

强化混凝和改性活性炭对二级出水DON的作用机制

探讨强化混凝和改性活性炭对城市污水厂二级出水中溶解性有机氮（DON）作用机制,分析相对分子量以及亲疏水组分变化,并考察氯化消毒副产物生成势变化特征,结合三维荧光（3DEEM）光谱分析手段,对强化混凝和活性炭吸附前后DON组成,化学结构特征进行研究.结果表明：强化混凝可以明显提高DON的去除效果,DON去除率通过pH值强化混凝提高到1.45倍,臭氧强化混凝提高到2.06倍,PAC强化混凝提高到2.09倍,PAM强化混凝提高到1.96倍.活性炭对DON吸附过程更符合准二级动力学模型.DON吸附过程中,酸改性活性炭表面主要是π-π色散力作用机理,而碱改性活性炭表面主要是给电子-受电子复合物形成机制.在强化混凝和活性炭吸附作用下,DON的相对分子量和组分发生较大变化,而消毒副产物的生成势大幅下降.经3DEEM和光谱区域体积积分法（FRI）分析,在强化混凝和活性炭吸附过程中DON及消毒副产物生成潜势与荧光区域Ⅱ和区域Ⅳ所代表物质有关.     

微波辐照活性炭改性机理研究

利用微波辐照作为改性手段,在450℃、N2气氛下对椰壳基颗粒活性炭进行了改性研究,测定了活性炭改性前后对甲苯的吸附性能.结果表明:微波改性后,单位质量活性炭(1 g)对甲苯的吸附能力由182 mg提高到193 mg;试验中,吸附床层的穿透时间由2.5 h提高至35 h.改性活性炭的表面碱性官能团含量、比表面积、孔容积、...     

Modified activated carbon with interconnected fibrils of iron-oxyhydroxides using Mn2 + as morphology regulator, for a superior arsenic removal from water

The arsenic removal efficiency of iron-modified activated carbons depends greatly on the number of available iron oxide surface sites, which are given by the surface area of the anchored particles. In this sense, aiming the generation of an adsorbent with superior arsenic adsorption capacity, we developed a protocol to anchor interconnected fibrils of iron oxyhydroxides, using Mn^2 + as a morphology regulator. The protocol was based on a microwave-assisted hydrothermal method, using bituminous based activated carbon and both Fe^2 + and Mn^2 + ions in the hydrolysis solution. The elemental analysis of modified carbons revealed that Mn does not anchor to the carbon. However, when Mn is included in the hydrolysis solution, the iron content in the activated carbon increased up to 3.5?wt%, without considerable decreasing the adsorbent surface area. Under specific hydrothermal conditions, the Mn^2 + promoted the formation of iron oxide nanoparticles shaped as interconnected fibrils. This material showed a superior arsenic adsorption capacity in comparison to similar iron modified activated carbons (5?mg As/g carbon, at 2?mg As/L), attributed to the increase in quantity and availability of active sites located on the novel interconnected fibrils of iron oxyhydroxides nanostructures.     

原位载铁中孔活性炭吸附As和天然有机物效能

采用配煤、原位浸渍和两步活化法制备了4种原位载铁活性炭（FGL1/2/3/4）,并以空白炭C-GL为基础的表面铁浸渍后改性炭（Fe-GL-2/3/4）为对照,研究了原位载铁炭对水中As和腐植酸（HA）的同步吸附效能.结果表明,炭化料原位载铁促进了比表面积（S_BET）和中孔结构的发育.其中,原位载铁炭FCL4（载铁量6.51%）在45Å~480Å的范围内的中孔容积（V_mes）比C-GL增加了0.1146cm³/g;而后改性载铁则造成S_BET和V_mes的显著降低.原位载铁同时促进了表面碱度的增加,保证了中性条件下更好的As离子吸附能力;FCL4对As（Ⅲ）和As（V）的Langmuir最大吸附量（L-Q_max）分别达到2.566和2.825mg/g.原位载铁炭进一步发育的中孔结构促进了对HA（<10mg DOC/L）的吸附效能,FGL4对HA的Langmuir最大吸附量（Q_HA）达到46.25mg DOC/g.As-HA共存体系内FGL4对各组分的吸附容量有所降低,但As（Ⅲ）和As（V）的吸附容量仍达到2.325和2.675mg/g.     

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.