果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱孔隙結(jié)構(gòu)比表面積的關(guān)系果殼活性炭吸附能力的強弱不但取決于它的孔隙結(jié)構(gòu)，而且取決于其表面化學(xué)性質(zhì)，表面化學(xué)性質(zhì)決定了果殼活性炭的化學(xué)吸附。表面化學(xué)性質(zhì)的不同對果殼活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學(xué)性質(zhì)等都會產(chǎn)生很大的影響。因此果殼活性炭的表面化學(xué)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(xué)形式結(jié)合碳成分以外的原子和原子基團，形成各種表面功能基團，因而使果殼活性炭產(chǎn)生了各種各樣的吸附特性。果殼活性炭中主要存在的、對其吸附性能產(chǎn)生有影響的化學(xué)基團主要是含氧官能團和含氮官能團。 鞏義市億洋凈水材料廠電話：0371-6959 9709
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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果殼活性炭與活化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)結(jié)合在表面上而形成的。Boehm等[14]經(jīng)過研究指出：在果殼活性炭材料表面可能存在下面含氧官能團：羧基、酸酐、酚羥基、羰基、醌基、內(nèi)酯基、乳醇基、醚基。Kienle等[15]已經(jīng)成功地測定了這些官能團的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
表面化學(xué)性質(zhì)的改性
果殼活性炭材料的表面化學(xué)性質(zhì)改性就是指通過一定的方法改善果殼活性炭材料表面的官能團及其周邊氛圍的構(gòu)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(jié)合能力。目前，果殼活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的改性主要在氧化改性、還原改性和負(fù)載金屬改性等方面進(jìn)行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當(dāng)?shù)臈l件下利用合適的氧化劑對果殼活性炭材料表面的官能團進(jìn)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等氧化劑對果殼活性炭表面進(jìn)行氧化改性，提高表面酸性氧化物的含量，從而相應(yīng)提高其親水性即極性。
果殼活性炭等采用硝酸對酚基合成炭進(jìn)行處理。結(jié)果表明:處理后的果殼活性炭對三鹵甲烷（THMs）的吸附性能大幅度提高。
果殼活性炭等采用硝酸、次氯酸和氨對果殼活性炭進(jìn)行改性處理。HNO3是最強的氧化劑，可產(chǎn)生大量的酸性表面基團，而次氯酸的氧化性比較溫和，可調(diào)整果殼活性炭的表面酸性至適宜值。經(jīng)氧化改性的果殼活性炭再經(jīng)較低溫度下(200 ℃)的氨處理，可得到具有較強離子交換性能的堿性表面?！ ?/p>
果殼活性炭等利用由橄欖石為原料制備的果殼活性炭進(jìn)行硝酸和次氯酸鈉氧化改性。經(jīng)DTP-MS檢測表明，氧化改性引入了大量的含氧官能團。使用原料果殼活性炭、氧化改性果殼活性炭和經(jīng)除氣處理的改性果殼活性炭對P－硝基酚(PNP)進(jìn)行吸附實驗。結(jié)果表明，在低濃條件下具有很好的吸附效果。經(jīng)分析表明對于苯酚取代物，果殼活性炭表面羰基官能團是首要的化學(xué)吸附位。
高表面活性炭目前多采用以KOH為主活化劑的化學(xué)活化法來制備天然氣吸附劑，其優(yōu)點在于：反應(yīng)速度快，生產(chǎn)周期短，吸附劑孔徑分布窄，微孔含量大等，并可根據(jù)不同的原料和處理工藝，通過添加助活化劑或特殊后處理工藝等方式來提高吸附劑的性能。其制備過程在本質(zhì)上可概括為四個步驟：原料的選擇和預(yù)處理；與活化劑充分混合，在300～500℃溫度下進(jìn)行脫水預(yù)活化； 500～1000℃下活化；冷卻，充分水洗和干燥。前三個過程是決定吸附劑性能的關(guān)鍵技術(shù)。
制取天然氣吸附劑的原料來源非常廣泛，主要有木炭、泥煤、泥煤焦碳、石油產(chǎn)物、褐煤及其半焦碳等含碳物質(zhì)，這些原料的共同特點就是含有大量的稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)。原料的廣泛性為此項技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化提供了充分的現(xiàn)實基礎(chǔ)。預(yù)活化過程主要是發(fā)生部分脫水和碳化反應(yīng)，產(chǎn)生大量甲烷、氫氣、一氧化碳以及一些重?zé)N氣體，改善了原料表面的憎水特性，使其容易與活化劑充分潤濕，并形成部分大孔，為活化劑進(jìn)入原料顆粒內(nèi)部提供充分的途徑?；罨^程主要是原料在KOH作用下發(fā)生芳環(huán)縮聚反應(yīng)，形成石墨碳和芳香碳，從而構(gòu)建成微孔，并在微孔內(nèi)表面生成羥基、羧基、醌、過氧化物及醛等多種含氧官能團，從而有利于甲烷的吸附。
在目前工藝條件下，改變活化比（KOH與原料的質(zhì)量比）便可研制出不同比表面積和微孔容積的吸附劑，欲增加吸附劑的比表面積就要提高活化比。國內(nèi)的研究單位所采用的活化比為3:1～5:1。如果按原料燒失率計算，活化比在1:1～2:1之間就足以達(dá)到目前的效果。活化劑KOH的大大過量容易帶來很多問題，例如：單質(zhì)鉀的產(chǎn)生；設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；活化劑的回用負(fù)荷大；產(chǎn)品成本高等。所以此項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵在于降低活化比。
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