摘要 為了研究煤質(zhì)活性炭的抗老化性能，本文在不同溫度下對BN-09顆粒狀活性炭進行了不同溫度段的氯化改性。利用XPS技術和Boehm滴定法對基炭以及各氯化改性樣品進行了表面化學性質(zhì)的分析。結(jié)果表明：氯化改性并沒有使其表面酸性位減少，堿性位增加，也沒有使活性炭的表面含氧量降低，從而改善其抗陳化性能；氯原子和活性炭表面的結(jié)合主要以共價形式的C-Cl鍵為主，其次為酰鹵基團COC1，其中300℃氯化樣品表面的C-Cl基團含量最高。 關鍵詞 活性炭；老化；氯化；XPS；Boehm滴定 Study on the surface chemical properties of AC after chlorination YE Ping-wei, LUAN Zhi-qiang, ZhANG Jing-chang, ZhANG Zhong-liang, LI Yan, Ma Lan （Research Institute of Chemical Defence, Beijing 100083） (Beijing University of chemical and technology, Beijing 100029) Abstract In order to study the aging perbance of activated carbon, BN-09 grain activated carbon is modified at various chlorinated temperatures. And the surface chemical properties of the BN-09 and a serious of modified samples are analyzed with XPS and Boehm titration. The results show that both the acid characteristic and the surface oxygen content of AC after chlorination are higher than that of the BN-09 activated carbon. In addition, the C-Cl bond is the main combine b in the surface of AC, and secondly the COCl b; and the C-Cl contend of AC chlorinated at 300℃ is higher than those of AC chlorinated at other temperatures. Key words activated carbon; aging; chlorination; XPS; Boehm titration 1 煤質(zhì)活性炭前言 煤質(zhì)活性炭被認為是疏水性的吸附劑，被廣泛應用于有機溶劑的吸附分離[1]。但是由于原料煤本身含有一些含氧基團，在制備過程中又會發(fā)生一些氧化作用，因此活性炭表面通常含有一定量的含氧基團，增加了其吸水性能，從而不利于對有機化合物的吸附。對活性炭進行氯化處理，目的是為了去除活性炭表面的含氧基團，提高其疏水性能和抗老化性能，從而作為制備具有特殊功能炭材料的基炭使用。在適當?shù)臏囟认聦钚蕴窟M行氯化改性，可以制備出具有良好的抗老化性能的活性炭。 S.S.Barton [2]等認為，活性炭在潮濕的空氣中的老化過程為： C + H2O = CO2 + H2 + C-O complex 氯化物在炭表面的形成通常認為是一部分歸因于氯元素在由CO2的脫離所留下的不飽和位上的吸附，另一方面歸因于氯元素對炭表面結(jié)合氫的替代。此外，由于炭表面的鹵化脫水能夠產(chǎn)生一些不飽和雙鍵，這也為氯的加成提供了可能[3]。 M.J.B.Evans[4]等認為，由于表面化學吸附氯元素的誘導效應，弱酸性氧位將得到增強，但這并不增加或者破壞大部分表面含氧位。表面氯化作用就相當于是在表面引入了化學吸附氧，而這些化學吸附氧卻并不是新的酸性位或者潛在的新酸性位。基于此，氯化作用可認為是炭表面易受氧化的活性位的保護傘，從而可延緩炭材料在潮濕空氣中老化。在氯化改性過程中，C12與活性炭表面可能發(fā)生的反應主要有以下幾種： （1）加成反應： C12對非共軛雙鍵的直接加成：C=C + C12→C1C—CC1 （2）取代反應： C1原子取代與碳結(jié)合的H原子： C—H + C12→C—C1 + HC1 C1原子取代羥基：C—OH + C12→C—C1 + H2O+ O2 （3）酰鹵化反應，C1原子取代羧基中的羥基： COOH + C12→COC1 + H2O+ O2 除上述基團外，可能還有極少部分C1—C—C1基團。上述基團中，C—C1的結(jié)合能很高，在常溫下很穩(wěn)定，即使在堿液中也很難分解，因此活性炭表面上形成C—C1鍵可以保持活性炭表面的穩(wěn)定性。而酰鹵基團COC1由于容易水解生成羧酸，或與氨基反應生成酰胺，是改性炭表面的不穩(wěn)定因素。 本文采用寧夏奔?；钚蕴繌S生產(chǎn)的BN-09型顆粒活性炭作為基炭，對其進行了不同溫度段的氯化改性，并對各氯化樣品進行了表面性質(zhì)的研究，以此來分析改性炭的抗老化性能。
