活性炭表面改性

即使仅暴露于空气或氧,炭几乎总是缔结相当数量的氧,即化学吸着氧。氧被碳牢固固定,仅仅在真空中或惰性气体中高温热处理时作为碳氧化物放出。类似地,众所周知。所有微晶炭包含有化学键合氢,其数量取决于它形成的历程。氢如此牢固地被吸住以致即使在1200℃也不完全放出。这些炭用氨处理也能固定氮,用H₂S, CS₂, S处理时固定硫,用气相处理固定氯。用气相或液相溶液处理固定嗅,这些处理分别导致稳定的碳一氮、碳一硫、碳-氯或碳一嗅表面结构(表面化合物),也有证据表明,炭可以吸附某些分子形式,如酚、胺、硝基苯、表面活性剂等,以及其他某些离子形式。

活性炭改性方法很多,下面介绍几种常见的。 一、活性炭表面氧化改性 除非特别仔细处理,炭总是附着不同数量的化学吸着氧。事实上,这种结合氧通常使炭在某些方面变得更有用,炭通常通过化学吸着氧,产生许多反应。例如,炭可分解氧化气体如臭氧、氮氧化物等。它们还分解银盐、卤素、三氯化铁、次氯酸钠、高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、过氧化氢和硝酸水溶液,在所有情况都有化学吸着氧并在炭表面上建立氧化物层。炭也可以在空气、CO₂或氧中热处理而氧化。用氧处理所形成表面氧化物的性质和数虽取决于炭的性质和它形成的历程、它的表面积和处理温度,炭中的氧通常出现在具有吸附特性、表面反应和表面行为的位置,氧化改性处理改变活性炭性能于是,它的出现将大大改变炭的表面性质,称为氧化改性处理改变活性炭性能。 二、表面浸渍改性 在炭化料中浸渍金属盐可改变最终产品的气化特性和多孔结构,该方法已用来获得具有特定微孔结构的炭。通过化学试剂(它作为吸附相的一部分)也可改变炭的表面行为和吸附特性。 三、炭的卤化改性 卤素吸附是物理和化学吸附,过程包括:在炭表面未饱和中心的吸附、与化学吸着氢的交换、炭的表面氧化等。取决于炭表面性质、炭中氧和氢的含量、实验条件以及卤素物质的性质。以碳一卤素表面化合物的形式固定在炭表面上的卤素是热力学稳定的,并且可能在真空下加热至1000℃也不能排除(如果炭中没有剩余的氢)。部分卤素可能用碱性氢氧化物存在下的OH基团和氨气存在条件下的NH:基团通过热处理以交换。 四、由硫表面化合物改性 碳一硫表面化合物常常包含相当数量的硫,它可能高达40%~80% (甚至不含无机杂质硫)。这些表面化合物既不可用溶剂萃取也不能在真空中于1000℃热处理完全分解,但它们可在500-700℃范围于氢气中热处理,作为硫化氢完全排除。它们通常在硫蒸气存在条件下加热炭而形成,或在含硫气体如硫化氛、二氧化硫和二硫化碳等存在条件下加热炭而形成,或由炭化含硫有机化合物、在硫元素存在下炭化有机材料等获得。不同过程形成的碳-硫表面化合物,与其非化学计量特性和化学行为存在许多类似性。 五、由氮表面化合物改性 碳一氮表面化合物的形成和它们对炭表面改性的影响已有不少报道。Boehm等人的研究表明,当氧化炭用氨加热时,氮被固定到炭表而。温度不高时,固氮量相当于酸基数目(由氢氧化钠中和容过所确定),这归因于钱盐的形成。该炭变成是憎水性的,并且对(碱性)亚甲蓝的吸附容量明显改变。 更多活性炭改性的文章: 活性炭接枝有机官能团改性 处理印染废水的活性炭简单改性 改性活性炭对水中对硝基苯酚的吸附性能 活性炭改性处理吸附溶液中的金属离子 酸改性活性炭孔结构参数对吸附性能影响 活性炭与改性活性炭二氧化碳吸附分离研究 载银活性炭滤料彻底改变了催化性能