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果殼活性炭材料的改性研究與進展促進企業(yè)的進步與發(fā)展
更新時間：2013-07-26 12:59 來源:龍達水處理 點擊數(shù)：
果殼活性炭材料的改性研究與進展促進企業(yè)的進步與發(fā)展
果殼活性炭的表面物理結構：
果殼活性炭的表面物理結構主要是指孔徑分布、比表面積和微孔容積等。
果殼活性炭的孔徑分布是影響吸附容量的主要因素。這是因為由于分子篩的作用，尺寸較大的吸附質(zhì)分子不能進入孔直徑比其小的孔內(nèi)，吸附狀態(tài)主要有：
(1)當吸附質(zhì)分子大于孔直徑時，因分子篩的作用，分子無法進入孔內(nèi)，起不到吸附的作用。
(2)當吸附質(zhì)分子約等于孔直徑時，活性炭的捕捉能力非常強，但僅適用于極低濃度下的吸附。
(3)當吸附質(zhì)分子小于孔直徑時，在孔內(nèi)會發(fā)生毛細凝聚作用，使得活性炭的吸附量大。
(4)當吸附質(zhì)分子遠小于孔直徑時，吸附質(zhì)分子雖然易發(fā)生吸附，但也較容易發(fā)生脫附，脫附速度很快，而且低濃度下的吸附量小。
根據(jù)資料報道,對吸附劑利用率高的孔徑和吸附質(zhì)分子直徑的比值為1.7～3.0為宜，對需要重復再生的吸附劑這一比值為3～6或更高為宜。
果殼活性炭的表面物理結構改性
一般來說，活性炭表面物理結構特性的改性方法有3種：物理法、化學法和物理化學聯(lián)合法，而后兩種方法較常用。
物理法：物理改性法通常包括兩個步驟:首先是對原料進行炭化處理以除去其中的可揮發(fā)成分，然后用合適的氧化性氣體(如水蒸氣、二氧化碳、氧氣或空氣)對炭化物進行活化處理。通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔形成發(fā)達的孔隙結構。
化學法：化學改性法主要是將含碳物料與不同的化學藥品均勻混合或浸漬，在一定溫度下經(jīng)過炭化和活化，并回收化學藥品后得到具有更加豐富的微孔活性炭。常用的活化劑有堿金屬、堿土金屬的氫氧化物、無機鹽類以及一些酸類。目前應用較多、較成熟的化學活化劑有KOH、NaOH、ZnCl2、CaCl2和H3PO4等。
物理化學聯(lián)合法：物理化學聯(lián)合改性法是將物理活化及化學活化兩種方法結合起來所采用的改性方法。此法使活性炭的制備變得更加靈活。Caturla等以核桃殼為原料，采用ZnCl2化學活化，然后用CO2于850 ℃進行物理活化，進一步開孔和拓孔，用此法可制得比表面積高達3 000 m2/g的改性活性炭。Molina Sabio等先用質(zhì)量分數(shù)為68%～85%的H3PO4在85 ℃下浸泡木質(zhì)纖維素2 h，然后將浸泡樣在450 ℃下炭化4 h，再將H3PO4活化樣用蒸餾水清洗，用CO2在825 ℃處理，結果獲得了比表面積達3 000 m2/g、總孔容達2 mL/g的超級活性炭。
活性炭的表面化學特性及其改性
活性炭的表面化學特性
活性炭吸附能力的強弱不但取決于它的孔隙結構，而且取決于其表面化學性質(zhì)，表面化學性質(zhì)決定了活性炭的化學吸附。表面化學性質(zhì)的不同對活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學性質(zhì)等都會產(chǎn)生很大的影響。因此活性炭的表面化學性質(zhì)的研究也受到了人們的高度重視。
由于碳固體表面原子不飽和性的存在，它們將以化學形式結合碳成分以外的原子和原子基團，形成各種表面功能基團，因而使活性炭產(chǎn)生了各種各樣的吸附特性�；钚蕴恐兄饕嬖诘摹ζ湮叫阅墚a(chǎn)生有影響的化學基團主要是含氧官能團和含氮官能團。
含氧官能團的來源一般為原料的炭化不完全或者是在活化過程中活性炭與活化劑進行化學反應結合在表面上而形成的。
表面化學性質(zhì)的改性
活性炭材料的表面化學性質(zhì)改性就是指通過一定的方法改善活性炭材料表面的官能團及其周邊氛圍的構造，使其成為特定吸附過程中的活性點，可以控制其親水/憎水性能以及與金屬或金屬氧化物的結合能力。目前，活性炭表面化學性質(zhì)的改性主要在氧化改性、還原改性和負載金屬改性等方面進行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當?shù)臈l件下利用合適的氧化劑對活性炭材料表面的官能團進行處理，從而提高表面含氧官能團的含量，增強表面對極性物質(zhì)的吸附能力。目前的熱點主要集中在通過氧化提高表面酸性基團上，特別是通過HNO3等氧化劑對活性炭表面進行氧化改性，提高表面酸性氧化物的含量，從而相應提高其親水性即極性。
表面還原改性
表面還原改性主要是使活性炭表面在適當溫度下通過還原劑對表面官能團進行改性。提高含氧堿性基團的相對含量，增強表面的非極性，從而提高活性炭對非極性物質(zhì)的吸附性能。目前，還原改性的手段主要集中在利用H2和N2等氣體對活性炭的高溫處理和氨水浸漬處理。
負載金屬改性
負載金屬改性的原理大都是通過活性炭的還原性和吸附性來實現(xiàn)。首先通過液相沉積的方法在活性炭表面引入特定的金屬離子，然后利用活性炭的還原性，將金屬離子還原成單質(zhì)或低價態(tài)的離子。通過金屬或金屬離子對被吸附物較強的結合力，從而增加活性炭對被吸附物的吸附性能。
目前，隨著活性炭應用范圍的推廣，對活性炭的改性日益引起人們的關注。除了上述介紹的方法之外，目前國內(nèi)外主要的改性方向有：針對特定的應用領域及目的，選擇能夠控制炭化產(chǎn)物表面組成的原料，通過合適的活化工藝獲得大的比表面積及達到特定的目的。例如，對活性炭進行表面處理，增強其憎水性及抗氧化性。
目前主要的處理方法有：添加活化劑、高溫處理、低溫等離子技術、碳沉積和微波法等。
結 語
活性炭吸附性能取決于它的表面結構特性和表面化學性質(zhì)。采用不同方法和手段對活性炭進行活化與表面改性，可以顯著增強活性炭的吸附催化能力。通過物理化學活化方法能使活性炭形成發(fā)達的孔隙結構增加吸附性能。與此同時,通過氧化還原及負載等方法能使活性炭的表面化學性質(zhì)發(fā)生變化而增強對特定物質(zhì)的吸附。值得注意的是,在表面化學性質(zhì)改變的同時,其表面積及孔徑分布等物理結構也將發(fā)生改變,對其吸附性能將產(chǎn)生影響,因此在進行表面化學性質(zhì)改性的同時要綜合考慮物理結構的變化。另外,一般活性炭再生的工藝是否會影響到增強的性能也應在后續(xù)工作中認真考慮。 鞏義市龍達水處理材料有限公司是國內(nèi)活性炭大型生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)活性炭系列產(chǎn)品有：粉狀活性炭、果殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、椰殼活性炭、杏殼活性炭、棗殼活性炭、污水處理活性炭、印染處理活性炭和空氣凈化活性炭等活性炭系列產(chǎn)品。
活性炭廠家24小時咨詢熱線：0371-64035078 手機：15037128885
文章來源： 活性炭網(wǎng) http://www.ldhxtc.com 龍達總網(wǎng)站 http://www.xmfanghuo.com
果殼活性炭的表面物理結構：
果殼活性炭的表面物理結構主要是指孔徑分布、比表面積和微孔容積等。
果殼活性炭的孔徑分布是影響吸附容量的主要因素。這是因為由于分子篩的作用，尺寸較大的吸附質(zhì)分子不能進入孔直徑比其小的孔內(nèi)，吸附狀態(tài)主要有：
(1)當吸附質(zhì)分子大于孔直徑時，因分子篩的作用，分子無法進入孔內(nèi)，起不到吸附的作用。
(2)當吸附質(zhì)分子約等于孔直徑時，活性炭的捕捉能力非常強，但僅適用于極低濃度下的吸附。
(3)當吸附質(zhì)分子小于孔直徑時，在孔內(nèi)會發(fā)生毛細凝聚作用，使得活性炭的吸附量大。
(4)當吸附質(zhì)分子遠小于孔直徑時，吸附質(zhì)分子雖然易發(fā)生吸附，但也較容易發(fā)生脫附，脫附速度很快，而且低濃度下的吸附量小。
根據(jù)資料報道,對吸附劑利用率高的孔徑和吸附質(zhì)分子直徑的比值為1.7～3.0為宜，對需要重復再生的吸附劑這一比值為3～6或更高為宜。
果殼活性炭的表面物理結構改性
一般來說，活性炭表面物理結構特性的改性方法有3種：物理法、化學法和物理化學聯(lián)合法，而后兩種方法較常用。
物理法：物理改性法通常包括兩個步驟:首先是對原料進行炭化處理以除去其中的可揮發(fā)成分，然后用合適的氧化性氣體(如水蒸氣、二氧化碳、氧氣或空氣)對炭化物進行活化處理。通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔形成發(fā)達的孔隙結構。
化學法：化學改性法主要是將含碳物料與不同的化學藥品均勻混合或浸漬，在一定溫度下經(jīng)過炭化和活化，并回收化學藥品后得到具有更加豐富的微孔活性炭。常用的活化劑有堿金屬、堿土金屬的氫氧化物、無機鹽類以及一些酸類。目前應用較多、較成熟的化學活化劑有KOH、NaOH、ZnCl2、CaCl2和H3PO4等。
物理化學聯(lián)合法：物理化學聯(lián)合改性法是將物理活化及化學活化兩種方法結合起來所采用的改性方法。此法使活性炭的制備變得更加靈活。Caturla等以核桃殼為原料，采用ZnCl2化學活化，然后用CO2于850 ℃進行物理活化，進一步開孔和拓孔，用此法可制得比表面積高達3 000 m2/g的改性活性炭。Molina Sabio等先用質(zhì)量分數(shù)為68%～85%的H3PO4在85 ℃下浸泡木質(zhì)纖維素2 h，然后將浸泡樣在450 ℃下炭化4 h，再將H3PO4活化樣用蒸餾水清洗，用CO2在825 ℃處理，結果獲得了比表面積達3 000 m2/g、總孔容達2 mL/g的超級活性炭。
活性炭的表面化學特性及其改性
活性炭的表面化學特性
活性炭吸附能力的強弱不但取決于它的孔隙結構，而且取決于其表面化學性質(zhì)，表面化學性質(zhì)決定了活性炭的化學吸附。表面化學性質(zhì)的不同對活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學性質(zhì)等都會產(chǎn)生很大的影響。因此活性炭的表面化學性質(zhì)的研究也受到了人們的高度重視。
由于碳固體表面原子不飽和性的存在，它們將以化學形式結合碳成分以外的原子和原子基團，形成各種表面功能基團，因而使活性炭產(chǎn)生了各種各樣的吸附特性�；钚蕴恐兄饕嬖诘摹ζ湮叫阅墚a(chǎn)生有影響的化學基團主要是含氧官能團和含氮官能團。
含氧官能團的來源一般為原料的炭化不完全或者是在活化過程中活性炭與活化劑進行化學反應結合在表面上而形成的。
表面化學性質(zhì)的改性
活性炭材料的表面化學性質(zhì)改性就是指通過一定的方法改善活性炭材料表面的官能團及其周邊氛圍的構造，使其成為特定吸附過程中的活性點，可以控制其親水/憎水性能以及與金屬或金屬氧化物的結合能力。目前，活性炭表面化學性質(zhì)的改性主要在氧化改性、還原改性和負載金屬改性等方面進行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當?shù)臈l件下利用合適的氧化劑對活性炭材料表面的官能團進行處理，從而提高表面含氧官能團的含量，增強表面對極性物質(zhì)的吸附能力。目前的熱點主要集中在通過氧化提高表面酸性基團上，特別是通過HNO3等氧化劑對活性炭表面進行氧化改性，提高表面酸性氧化物的含量，從而相應提高其親水性即極性。
表面還原改性
表面還原改性主要是使活性炭表面在適當溫度下通過還原劑對表面官能團進行改性。提高含氧堿性基團的相對含量，增強表面的非極性，從而提高活性炭對非極性物質(zhì)的吸附性能。目前，還原改性的手段主要集中在利用H2和N2等氣體對活性炭的高溫處理和氨水浸漬處理。
負載金屬改性
負載金屬改性的原理大都是通過活性炭的還原性和吸附性來實現(xiàn)。首先通過液相沉積的方法在活性炭表面引入特定的金屬離子，然后利用活性炭的還原性，將金屬離子還原成單質(zhì)或低價態(tài)的離子。通過金屬或金屬離子對被吸附物較強的結合力，從而增加活性炭對被吸附物的吸附性能。
目前，隨著活性炭應用范圍的推廣，對活性炭的改性日益引起人們的關注。除了上述介紹的方法之外，目前國內(nèi)外主要的改性方向有：針對特定的應用領域及目的，選擇能夠控制炭化產(chǎn)物表面組成的原料，通過合適的活化工藝獲得大的比表面積及達到特定的目的。例如，對活性炭進行表面處理，增強其憎水性及抗氧化性。
目前主要的處理方法有：添加活化劑、高溫處理、低溫等離子技術、碳沉積和微波法等。
結 語
活性炭吸附性能取決于它的表面結構特性和表面化學性質(zhì)。采用不同方法和手段對活性炭進行活化與表面改性，可以顯著增強活性炭的吸附催化能力。通過物理化學活化方法能使活性炭形成發(fā)達的孔隙結構增加吸附性能。與此同時,通過氧化還原及負載等方法能使活性炭的表面化學性質(zhì)發(fā)生變化而增強對特定物質(zhì)的吸附。值得注意的是,在表面化學性質(zhì)改變的同時,其表面積及孔徑分布等物理結構也將發(fā)生改變,對其吸附性能將產(chǎn)生影響,因此在進行表面化學性質(zhì)改性的同時要綜合考慮物理結構的變化。另外,一般活性炭再生的工藝是否會影響到增強的性能也應在后續(xù)工作中認真考慮。 鞏義市龍達水處理材料有限公司是國內(nèi)活性炭大型生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)活性炭系列產(chǎn)品有：粉狀活性炭、果殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、椰殼活性炭、杏殼活性炭、棗殼活性炭、污水處理活性炭、印染處理活性炭和空氣凈化活性炭等活性炭系列產(chǎn)品。
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