活性碳纤维改性技术研究进展

介绍了活性碳纤维(ACF)的孔结构及表面官能团,综述了国内外ACF改性技术的研究现状.ACF的改性主要包括孔结构调控和表面化学改性,表面化学改性包括氧化还原法、表面负载法、浸渍法、热处理法、远程等离子体处理法、微波辐照法等,也可将多种方法结合来对ACF进行改性,以改善和提高ACF的吸附性能.在总结现有研究的基础上,对ACF改性技术发展趋势进行了展望.     

负载金属改性活性炭纤维的脱硫性能

采用浸渍法将金属负载到活性炭纤维(ACF)上对其进行改性,研究了负载金属改性ACF对模型油(二苯并噻吩-正辛烷)的吸附脱硫效果,对比了不同单金属和复合金属盐改性ACF的脱硫性能。实验结果表明:Ag和Zn复合改性的ACF具有最好的脱硫性能;在吸附温度为40℃,吸附时间为2.5 h,油剂质量比为21.5的优化条件下,脱硫率高达97.55%,且具有良好的重复利用性。     

改性粘胶基活性碳纤维电极用于NaCl溶液电吸附脱盐的研究

用HNO3、KOH、H2O2和H2O2／UV对粘胶基活性碳纤维（ACF）进行改性,并用扫描电子显微镜和BET的方法对未改性和改性后的ACF进行表征。以ACF为电极,直流稳压电源提供电压,在静态吸附装置中进行NaCI溶液的电吸附脱盐实验。实验结果表明：对同种ACF,随NaCl质量浓度的增加,吸附速率加快,ACF吸附量增大;在相同NaCl质量浓度条件下,电压越高,ACF吸附量越大。对各种ACF电吸附脱盐效果进行比较发现,KOH改性ACF效果最好,HNO3改性ACF效果最差。     

改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附

采用甲醛-硫酸改性法制备改性核桃壳吸附剂,利用静态吸附法研究了改性核桃壳对模拟废水中低浓度Cr(Ⅵ)的吸附性能,并采用SEM和FTIR技术对改性前后的核桃壳进行表征。表征结果显示,改性后的核桃壳表面更粗糙,孔隙轮廓更清晰,更有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。实验结果表明:在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为20 mg/L、初始废水p H为1、吸附温度为30℃、吸附时间为100 min、改性核桃壳加入量为24 g/L的条件下,改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率为98.4%,高于在相同条件下未改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率(93.1%);改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich等温吸附方程,对Cr(Ⅵ)的吸附行为满足拟二级动力学方程。     

ACF床动态吸附及脱附性能试验研究

利用活性炭纤维(ACF)床在热态下进行动态吸附及脱附性能试验,研究了W/Q、水蒸汽含量对ACF吸附性能的影响,并利用ACF的选择性吸附性能,采用分段吸附,以达到同时高效吸附SO2和NOx.对ACF床进行了水洗脱附与负吸热空气法脱附试验.     

氧化改性对活性炭吸附二苯并噻吩的影响

采用硝酸作为氧化剂,对树脂基球形活性炭(RCS)表面进行氧化改性,分别考察了氧化时间、氧化温度及硝酸浓度对改性RCS吸附脱除油品中二苯并噻吩(DBT)的性能影响.通过N2吸附、Boehm滴定和热重分析等手段对改性前后的RCS进行表征.实验结果表明:较为经济有效的改性工艺条件为硝酸浓度10 mol/L,氧化温度60℃,氧化时间3h;改性RCS的比表面积和总孔体积都有所下降;硝酸改性后,RCS的表面酸性基团含量由0.83 mmol/g提高至3.85 mmol/g;改性前后RCS吸附DBT的等温线可较好地用Freundlich方程进行拟合.     

酸改性碳材料吸附溶液中U(Ⅵ)

以活性炭、碳纳米管和石墨烯为基体材料,分别采用醋酸、硫酸和硝酸对其进行改性,运用BET、FTIR、SEM等技术对材料进行了表征,详细考察了其对溶液中U(Ⅵ)的吸附性能。实验结果表明：醋酸改性的效果最好,醋酸改性活性炭对U(Ⅵ)的吸附具有更大优势;在吸附时间90 min、吸附剂加入量1.0 g/L、U(Ⅵ)初始质量浓度50 mg/L、醋酸改性活性炭的溶液pH为7、醋酸改性碳纳米管和石墨烯的溶液pH为8的最优吸附条件下,醋酸改性的活性炭、碳纳米管、石墨烯的U(Ⅵ)吸附率分别为90.13%,89.82%,82.08%。表征结果显示：吸附剂对U(Ⅵ)的吸附性能主要取决于其表面羧基、羟基等含氧官能团的数量;吸附剂对U(Ⅵ)的吸附具有化学吸附特征。     

Ceo2/ACFP催化剂低温选择性催化还原NO

采用介质阻挡放电低温氧等离子体技术进行表面改性的活性碳纤维（ACFP）为载体，进行CeO2／ACFP催化剂低温选择性催化还原（SCR）NO的研究。实验结果表明，ACF先经过低温氧等离子体技术进行表面改性后再负载CeO2，能明显提高对NO的去除率。在NO体积分数为1×10^-3、NH3体积分数为2×10^-3、O2体积分数为5％、Ar作为平衡气、反应温度为120—240℃的条件下，较理想的CeO2负载量（质量分数）为9％；在180℃用9％CeO2／ACFP为催化剂时，NO去除率为86．01％。     

活性碳纤维吸附处理对硝基苯酚生产废水

采用活性碳纤维(ACF)吸附处理对硝基苯酚(PNP)生产废水,考察了动态吸附和脱附过程.实验结果表明,在298 K、pH 4时,最佳进水流量为0.25 L/h,ACF的有效吸附量为439.3 mg/g,PNP去除率大于99.95%,TOC去除率大于99.5%,脱附率大于99.5%,ACF的吸附--脱附性能稳定.ACF吸附和电解相结合的工艺能有效去除废水中的有害物质,回收利用PNP和氯化钠,实现了PNP的清洁生产.     

NaOH改性活性炭的表面特征及吸附甲醛的性能

研究了NaOH改性活性炭(AC)的表面官能团变化特征及其吸附甲醛的性能.实验结果表明:改性AC表面的羧基、酚羟基、内酯基等官能团均与NaOH发生化学反应;质量分数为30%的NaOH溶液对AC表面的清洗作用最大,能将AC表面的杂质基本清除,此时AC表面羧基、酚羟基、内酯基和羰基浓度均达到最大;NaOH溶液质量分数为30%时,改性AC吸附甲醛的效果最好;改性AC表面酚羟基浓度的大小与改性AC吸附甲醛气体穿透时间的长短呈正比.     

高效去除重金属的改性聚合物膜研究进展

概述了改性聚合物膜在重金属去除领域的应用及研究进展,介绍了表面改性、共混改性以及支撑层改性等改性方法。分析了改性聚合物膜表面或基体内部的官能团与功能材料对重金属去除效果的影响及主要作用机理。指出:支撑层改性可以有效提高膜基体孔内负载吸附剂的分散性进而提高重金属吸附量,但改性聚合物膜的稳定性有待进一步评估和提升。     

煤矸石的改性及其对稀土生产废水中氨氮的吸附

采用热改性、盐酸改性、硫酸改性、碱改性的方法分别制备了4种改性煤矸石吸附剂,研究了吸附工艺条件对4种改性煤矸石吸附剂对稀土生产废水中氨氮去除效果的影响以及吸附机理.实验结果表明:4种改性煤矸石吸附剂吸附氨氮的最佳工艺条件为:吸附剂加入量0.02 g/mL,振荡时间2.5 h,废水pH 7～8;4种吸附剂氨氮去除率大小顺序为:碱改性煤矸石＞硫酸改性煤矸石＞盐酸改性煤矸石＞热改性煤矸石;碱改性煤矸石的氨氮去除率最高,为59.19％;碱改性煤矸石吸附剂对含氨废水中氨氮的吸附较好地符合Langmuir方程和Freundlich方程,在一定程度上符合Temkin方程.     

煤气化细渣制备碳硅复合材料吸附去除水中Pb2+

以煤气化细渣为原料制备了高比表面积碳硅复合材料,并利用过硫酸铵对其进行表面改性,用于吸附100.0 mg/L PbCl₂溶液中Pb²⁺。表征结果显示：碳硅复合材料的比表面积为1 347 m²/g,改性后降为474 m²/g;改性后材料表面的羟基、羰基和羧基等含氧基团的含量显著增加。实验结果表明：溶液pH为5时,改性碳硅复合材料对Pb²⁺的平衡吸附量为124 mg/g,Pb²⁺去除率可达98.2%;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,伴有物理吸附;吸附过程分为外扩散和内扩散两个阶段,受内扩散控制。     

改性秸秆制备固定化微生物及对钻井泥浆的处理

将小麦秸秆改性后制备改性秸秆固定化微生物,用于处理钻井泥浆。考察了改性时间、改性剂浓度、改性剂配比对秸秆吸附微生物效果的影响,以及改性秸秆固定化微生物对钻井泥浆的处理效果。实验结果表明:在改性时间为60 min、氢氧化钠溶液浓度为0.1 mol/L、过氧化氢溶液浓度为1.0 mol/L、氢氧化钠溶液与过氧化氢溶液体积比为3∶1的最佳改性条件下,改性秸秆的BET比表面积增大了36.27%,Langmuir比表面积增加了37.63%,微生物吸附量增加了200.77%;在钻井泥浆处理量为1 000 g、改性秸秆固定化微生物加入量为2 g、土壤加入量为1 000 g、处理时间为15 d的条件下,钻井泥浆COD、可溶性盐、石油烃的去除率分别为84.9%,71.6%,90.1%。     

水热法表面改性陶粒及其对水中磷的吸附性能

采用水热法制备碳改性陶粒和铁/碳改性陶粒,对改性陶粒表面进行了表征,研究了改性陶粒对废水中磷的吸附效果。表征结果显示,改性后陶粒形貌更规则,比表面积增加,有机官能团种类增多。吸附实验结果表明,碳改性陶粒和铁/碳改性陶粒在初始磷质量浓度为5 mg/L、pH分别为6和5、陶粒投加量为0.03 mg/L的条件下,于35℃下吸附8 h,磷的去除率分别达到97.28%和93.10%,剩余磷质量浓度分别为0.136 mg/L和0.345 mg/L;Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程更适合描述两种改性陶粒对磷的吸附过程,且改性后陶粒均具有良好的解吸能力,解吸率随解吸剂浓度的增加而增大。     

Effects of functionality and textural characteristics on the removal of Cd(II) by ammoniated and chlorinated nanoporous activated carbon

Virgin activated carbon (VAC) was chemically activated by hydrochloric acid and aqueous ammonia to obtain different surface functionalities and nanopore distributions. The N-tailored AC (NAC) acquired by alkali treatment significantly enhanced the cadmium sorption capacity, while the Cl-tailored AC obtained by acidic modification decreased the sorption capacity compared with that of VAC. With increasing ammonia concentration in the basic treatment, the NAC surface area was increased with declining pore volume and diameter, which increased the adsorption capacity for Cd(II) removal. However, increasing HCl concentration in the acidic modification decreased the surface area, with increasing pore volume and diameter, which decreased the cadmium adsorption capacity. The basic treatment created more alkaline-rich sites such as nitrogen-containing functional groups, on the carbon surface, thereby improving cadmium removal efficiency. However, the acidic treatment generated a stronger acidic chemical structure and much more the formation of the acyl- and alkyl chloride groups that greatly inhibited the Cd(II) sorption capacity.     

白腐菌改性的中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以白腐菌的典型菌种黄孢原毛平革菌为改性菌种,对中药渣进行改性处理,研究了改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能。采用SEM技术对改性中药渣进行表征。研究了废水pH、改性中药渣加入量、吸附温度和吸附时间对Cr（Ⅵ）吸附效果的影响。表征结果显示,中药渣经过改性后表面出现许多孔隙,比表面积增大,为吸附Cr（Ⅵ）提供了更多的吸附位。实验结果表明：在初始Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L、改性中药渣加入量5 g/L、废水pH 2、吸附温度45 ℃、吸附时间20 h的条件下,改性中药渣对Cr（Ⅵ）的去除率达99.5%,吸附量可达9.82 mg/g;改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附等温线符合Langmuir等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程;准二级动力学方程能很好地对改性中药渣吸附Cr（Ⅵ）的数据进行拟合。