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活性炭改性之酸改性

作者:天旭活性炭 时间:2014-10-27 来源:本站原创
摘要:由此可见,酸改性可促使活性炭表面酸性含氧基团的形成,并通过离子交换作用提高对金属离子的吸附能力。

       活性炭表面的官能团主要是指表面含氧官能团,有羧基、羟基、羰基、酚羟基、内酯基等( 图1) ,通常采用Boehm 滴定、FT-IR、程序升温脱附TPD、X射线光电子能谱XPS、零电荷点pHPZC、反向气相色谱IGC等手段对其进行定量或者定性分析。

       这些官能团主要通过干式和湿式氧化的途径形成,有利于活性炭对水溶液中金属离子的吸附。

       活性炭的酸改性技术,是典型的湿式氧化技术,指在适当的条件下采用HNO3、H2O2、HClOH2SO4、CH3COOH、柠檬酸等氧化剂对活性炭进行氧化处理,通过改变活性炭表面含氧官能团的数量和种类,达到提高对水溶液中金属离子去除能力的目的。

       酸改性后,活性炭表面含氧官能团的引入,可提高活性炭的亲水性、选择吸附性。其中引入的羧基(-COOH) 在活性炭吸附金属离子的过程中发挥着重要作用,通过螯合反应,羧基上的氢和金属离子进行离子交换作用,如图2 所示,实现了活性炭对金属离子的吸附。

反应方程式可表示如下:Mn++n(-COOH)←→(-COO)nM+nH+



       Meenakshi 等在研究活性炭吸附Cu2+的机制时发现,氧化处理时活性炭表面的不饱和C=C,受到O 原子的攻击,形成羧基、内酯基等酸性结构。在水溶液中酸性官能团水解出H+,使活性炭的表面形成带负电的接触位点,从而与溶液中带正电的金属离子结合。

       相关研究采用HNO3对活性炭进行改性,研究改性活性炭对水溶液中的Pb2+吸附效果,结果表明,改性后活性炭对Pb2+的吸附作用提高,且在适当pH环境下活性炭吸附Pb2+的量与其表面羧基释放H+ 的量成比例,由此阐述了活性炭处理含铅水溶液时离子交换作用的发生。

       Badie 等研究表明,经H3PO4预处理后热解改性的方法可促使活性炭表面含氧官能团的形成,对Pb2+的吸附量可达299mg/g( 约为改性前的2倍)。


       由此可见,酸改性可促使活性炭表面酸性含氧基团的形成,并通过离子交换作用提高对金属离子的吸附能力。



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