章丘金标活性炭厂家-吸附好厂家

来源：临朐海源活性炭厂 时间：2024-05-19 13:39:21 [举报]

活性炭在适当的条件下经过强氧化剂处理，可以提高其表面酸性基团的相对含量，增加表面极性，从而增强其对极性化合物的吸附能力。常用的氧化剂有 HNO₃、H2O2等。实验研究，通过对活性炭进行强氧化表面处理后，对11种不同气体和蒸汽进行吸附，结果表明，改性活性炭对苯、乙胺等的吸附容量大大降低，主要是因为活性炭表面经过强氧化后缺失了大量的微孔;而对氨水和水的吸附能力却大大增强，这主要是因为活性炭表面氧化物的增加。因此，随着活性炭表面氧化物的增加，其对极性分子的化学吸附也增强。
通过还原剂对活性炭进行表面还原处理，可以提高活性炭表面碱性基团的相对含量，增加表面的非极性，提高活性炭对非极性物质的吸附能力。常用的还原剂有 H2、N2、NaOH等。表面还原后的活性炭，在对染料处理时表现出不一样的特性。对于阴离子染料，活性炭表面碱度和吸附效果间有着密切的联系，吸附机理是活性炭表面无氧Lewis碱位与被吸附染料的自由电子的交互作用。而对于阳离子染料，活性炭表面的含氧官能团起到了积极的作用，可是经过热处理的活性炭依然对阳离子染料有良好的吸附效果，这说明静电吸附和色散吸附是两种相当的吸附机制
通过液相沉积的方法可以在活性炭表面引入特定的杂原子和化合物，利用这些物质与吸附质之间的结合作用，增加活性炭的吸附能力。在液相沉积时，浸渍剂的种类是影响活性炭吸附效果的主要因素。针对不同的吸附质，可以采用不同的浸溃剂对活性炭进行处理，以得到良好的吸附效果。
值得注意的是，在对活性炭进行表面官能团的改性时，也伴随着活性炭表面化学性质的变化。其表面积、孔容积以及孔径分布都会有一定的变化，这也会影响活性炭的吸附。所以，在进行表面官能团的改性时，针对不同的吸附条件和吸附质采取不同的改性，要综合考虑物理结构和化学结构双重变化引起的影响[33.34]。
吸附质
活性炭的吸附效果跟吸附质本身的性质有着很大的关联性。通常，在不考虑活性炭自身孔径结构对大分子的“筛滤”作用时，由于大分子物质吸附能较高，所以大分子物质更易被吸附。对于水体中的小分子有机物，分子量大的更易被活性炭吸附。
对于挥发性有机化合物，分子量越大，其去除率就越高，而可提取有机物则恰恰相反，其吸附效果是随着分子量的减小而增强。这是由于挥发性有机化合物的极性较小，而可提取的有机化合物的极性比较大，由于活性炭本身的性质，可以将其看做一个非极性吸附剂，所以更易吸附水中的非极性物质而不易

活性炭吸附作用力是指吸附剂与吸附质来间在棉量方面的相互作用，承相这种相互作用的是电子，在发生吸附时，随翁巢附刑表面和吸附质分子中性质的不同，其相互作用的组合状况也不同。相互作用分为5案，作敦分散力相互作用，偶极子榻互作用、氢键，修电吸引力有其价健。
指致分散力伦敦(1ondonF)发现的力，是5种相互作用力中弱的,伯救方普遍存在于原子和分子网，包括惰性似子、分子网也都存在，在活性炭吸附中也是非常重要的吸附作用力，由于其与在可见光和紫外光领域中的光分散有关，所以称之为分散力。
除了伦敦分散力之外，偶极子相互作用也是一个相当微弱的相互作用力。表面上电负性不同的原子化学结合在一起时，由于电角性的差异导致对电子吸引强弱的不同产生电子的偏移，电子向电负性较大的一边集中分布。于是在相互结合的原子之间产生称作偶极矩的极矩p=gr，在有这种偶极子的表面原子组或者有极性的表面官能团与具有偶极子的分子之间，引发力的作用。这种力就叫做偶极子的相互作用，
氯键的强度一般为范德华力的5~10倍，其产生于一个氮原子与两个以上的其他原子结合的过程中，通常，固体表面上多多少少存在一些类似于羧基,氨基，羟精等含有氢原子的极性官能团，这些官能团中的氮原子易与吸附分子申电负性大的氧，硫，氮等非其价电子对形成直线形的氮键。同样，表面官能团中的氧，氮、氟等原子中非其价电子对的存在，使其易与吸附分子的极性官能团的氯原子形成无键。
静电引力是很强的相互作用。目前对于产生电位的机理还不是太清楚，但即使固体，液体等是绝，接触时表面仍会产生静电，电量少却能形成很强的电场。因此，这种老面经常带电的结果就使在发生吸附时产生了静电引力。
表面能够发生氧化、还原、分解等反应的吸附剂，容易与吸附质之间形成具价链，可产生非常强有力的吸附作用。
活性发涌过氧化，还原等手段进行处理，改变其表面官能团的性质。比表面积的大小以及孔径，但是由于置换基的种类以及浓度能够改变表面的化学性质及物理性质，所以能够从多种常剂、溶质所组成的溶液中有选择性地吸附某种南质的表面),

催化剂提供一个高浓度的场所，有利于催化的进行[23.24]。
活性炭的其他应用
随着研究的逐渐深入，活性炭在其他领域出现一些特殊的应用，它的开发和利用给我们的生活带来了许多积极的效果。
①药用、医用:活性炭作为高吸附材料，可以吸附药物，口服进入人体后缓释药物成分，降低服药频率;也可将活性炭用做剂和降血脂药物等。如治疗胃肠失调、腹部脓毒症、血液过滤、血液渗析等用于吸附对于人体有害有毒的物质。
②金属的精选:如利用其与氢氧化铝和氢氧化铁混合物共同沉淀可以从海水中分离铀。
③烟气过滤净化:香烟和烟斗的过滤嘴。
④分析技术:如高真空技术中用来吸附痕量残余气体。⑤温度控制:用来制造吸附恒温器和获取低温。
⑥农林种植:用于缓释土壤中的农肥和农药，改良土壤，调理土壤性能，提高土质和地温。
能源领域:用作储氢材料，作为电池、超级电容器的电极材料。

工业分析，对于活性炭及其原料炭化物中所含有的挥发分数量的测定，通常采用的方法是将试样放在铂金坩埚中，避免与空气接触，在900℃下加热7min，求出加热减量占原试样的百分比，并从该百分比中减去同时进行测定得到的水分值(干燥减量)以后，便得到试样的挥发分含量，灰分(强热残分)的测定方法是将干燥过的试样放在瓷坩埚中，并置于高温电炉内，将其温度调至800~900℃对样品进行灰化，残留物质的质量分数作为灰分，固定碳确定是以干燥试样作为，减去灰分与挥发分所得到的数值，
通常的活性炭由于是在温度为900℃以上制得的，所以挥发分很少。另一方面，炭化温度对原料炭化物的挥发具有很大影响。实验表明，挥发分的含量随着温度的上升而减少，炭化反应在500℃以下剧烈进行，在600~700℃基本结束。固定碳含量在炭化反应结束的700℃以上基本不会再增加，该变化基本上与挥发分相对应，
灰分随炭化得率的降低而增加。灰分是活性炭原料选择方面的一个重要物标。原料中的无机成分在炭化过程中几乎不减少而后残留于木炭中，原料中的灰分含量即使只有1%，活性炭的灰分含量也将达到10%。由于于灰分不具有吸附能力，因此该单位质量的活性炭吸附能力要比灰分含量为零的活性炭的附能力下降10%左右。所以在活性炭的选择过程中，尽可能选择灰分含数量

制备活性炭物理法通常指气体活化法，是以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO2、N₂等的混合气)、CO:或空气等作为活化气体，在800~1000℃的高温下与已经过炭化的原材料接触进行活化的过程。在这个过程中，具有氧化性的活化气体在高温下侵蚀炭化料的表面，使炭化料中原有闭塞的孔隙重新开放并进一步扩大，某些结构因选择性氧化而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，终得到活性炭产品。由于物理法通常采用气体作为活化剂，工艺流程相对简单，产生的废气以CO2和水蒸气为主，对环境污染小，而且终得到的活性炭产品比表面积高，孔隙结构发达，应用范围广，因此在活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。下面对物理活化法的机理、工艺流程、装置设备及国内外发展现状等进行具体阐述。
原料炭化
物理法制备活性炭需要先将原料在400~600℃下进行炭化处理，使原料中碳元素以外的主要元素(氢、氧等)以气体形式脱除，通过CO:、CO 的形式也可使一部分碳元素释放出去，残留的碳元素则多数以类似石墨的碳微晶形态存在。然而和石墨晶体不同的是，这些碳微晶的排列是杂乱无章的，因此形成了具有活性炭原始形态的结构。但是仅仅经过炭化处理，碳微晶的周围以及碳微晶之间的缝隙仍被热解所产生的焦油或者无定形碳堵塞，因此需要进一步活化处理，除去这些堵塞孔隙的物质才能得到具有发达孔隙结构的活性炭。

为提高产品得率、降低生产过程中的能源消耗并同时产品质量，中国林业科学研究院林产化学工业研究所活性炭研究室开发出了原料热解自活化的新工艺，该工艺的基本原理是在密闭反应容器中，原料在高温下热解产生出大量气体、这些气体即可作为活化反应的气体、同时由于体系的压力增高，椰壳触织细胞内的气体强制逸出时、会对椰壳组织结构产生一定冲击，这种冲击作用可以改善椰壳组织结构，从而促进高温自活化时活性炭微孔的形成与发展。
该工艺与传统工艺制备的活性炭性能比较如表3-1所示。
物理法工艺活化一活性炭椰壳一炭化一工艺复杂8消耗大量水蒸气、烟道气等气体活化剂粉尘污染
曝壳一炭化一 消耗数信的
化学法工艺粉种一与活化剂混合一活化一工艺复杂6低锌、氢氧化钾磷酸、氯化气、液橙污染大
洗涤一活性炭
刘雪梅等以椰壳为原料、采用热解活化法于900℃下密闭处理4h后制备了活性炭，实验结果表明所制的活性炭比表面积为994m²/g，微孔容积为0.43cm’/g、微孔率达到85%、平均孔径为2nm，该活性炭碘吸附值为1295mg/g、亚甲基蓝吸附值为135mg/g、亦说明其孔径分布以微孔为主之后刘雪梅等又进一步延长活化时间至8h、虽然得率降为9.4%，但活性炭比表面积达到1723m/g、微孔容积为0.68cm/g、碘吸附值与亚甲基蓝吸附值分别达到了1628mg/g和375mg/g、均优于市售净水用活性炭，作者认为反应机理是在密闭空间中、物料发生热解反应生成大量的CO、H.O.H、

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