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活性炭经改性后吸附氨水
文章编辑:优德88官方网站网络部 更新时间:2018-3-30 17:58:49

  活性炭经改性后吸附氨水,活性炭的氧化以及使用未处理的和改性的活性炭吸附氨水在此处描述。方法结合程序升温脱附(TPD)主要用于评估化学变化。这些方法通过化学分析,pH测量和FT-IR光谱进行补充。从CO 2和N 2吸附获得纹理表征。在相同实验条件下用HNO 3 和H2O2水溶液进行的化学修饰表明证据表明,羧酸如组形成在短时间内通过HNO 3在大约80℃下处理,然后在大气中进行温和的烘干过程。在这种条件下改性的活性炭可能成为优质的氨吸附剂。

  工业制造的几种活性炭有由碳质性质等不同种类的木材,果壳,和果核等原料获得。现在已经认识到这些碳的化学和结构特性取决于它们以前的历史。因此,它们的物理和化学行为不仅取决于活化过程本身,还取决于后续处理碳的方式。表面氧配合物在活性炭上对特定碳的吸附性质有重要作用,它们也有助于改善其润湿性。活性炭的湿式氧化已经很完善了,在不同的氧化剂水溶液(HNO3,H2O2,ZnCl2,(NH4)2S2O8)已被使用在各种浓度和温度下。取决于实验条件,这些氧化将有利于活性炭某些氧化表面基团。

  活性炭H2O2处理

  图1显示了过氧化氢处理后产生的活性炭的化学行为。从上面看出的氧化过程增加了活性炭的总酸度,并且与羧基和酚类基团的增加一致。此外,TPD曲线显示了放出气体的增量,峰值集中在与活性炭相同的温度。低温和高温分解组的面积总体增加归因于羧基-内酯类结构和后面的酚类基团。H2O2氧化碳的FT-IR光谱在1542和1190cm-1处显示带就像那些原始的碳,但后来的孔隙已经扩大,显示出C-O伸展模式的增加。总之,这些研究表明仅在H的性质的小变化H2O2处理过的碳,即,是在氧化时,其类似于由其他研究人员报告的行为没有观察到变化显著。其中过氧化氢溶液的氧化作用明显地看作羧酸类基团的重要减少,伴随着碱性基团的大量增加。

  图1.活性炭表面上的酸性基团和活性炭未经处理和H2O2处理的TPD分布图。

  活性炭HNO 3处理

  分析表明25℃下的反应只产生很小的变化,所以在低温下HNO 3溶液主要以酸的形式反应,只对活性炭产生微小的改变。然而,在80℃下的活性炭反应显示与HNO 3的氧化作用有关的主要变化,如活性炭中总表面基团的总体增加和羧基类似基团的最大形成。另外,由样品的碱度降低可以说明为6M硝酸溶液处理3小时后碱性基团的延长氧化的结果。图2显示了这些活性炭的TPD曲线,观察到新峰的存在,给出了碳的化学组成的变化,即氧化基团的增量。硝酸改性碳的元素分析表明,由其他人观察到,增加氮含量可以归因于硝基(NO 2)形成的影响。

  图2.活性炭未处理和HNO 3处理的TPD曲线。

  活性炭对氨的吸附

  活性炭表面的化学性质对氨的吸附有重要影响,在低氨浓度下,活性炭的吸附率极大地受到羧基类基团的存在的青睐。根据等温线的形状,可以推断吸附过程通常对于活性炭而言是不同的并且取决于可用的不同类型的位点。因此,羧基类基团在低氨浓度时大大增强氨吸附,但在高氨浓度下,所有活性炭增加它们的吸附。活性炭在两种不同平衡浓度下的吸附能力表明,在500ppm的氨下,吸附增加而在2400ppm处。因此,活性炭的吸附能力不仅取决于其化学特性,还取决于吸附物浓度。在低氨浓度下,人们可以观察到,随着羧基和内酯类基团的总量增加,除一些特别活化的活性炭之外,吸附的氨的量增加。这种碳的异常趋势可归因于在低浓度下不增强氨吸附但提供碳的酸性特征的硝基的存在。所有的吸附等温线表明,随着氨浓度的增加,其对活性炭的吸附也增加。这可以被说明为通过氢键形成的氨吸附,它在高氨浓度时增强或至少在足够高时与介质的水分子竞争。这个观察导致大家建议,羧酸和内酯等基团在低氨浓度发挥在吸附过程中起重要作用是他们将通过酸-碱相互作用,但在较高浓度保持氨(≥1000 ppm)的氨与水竞争与还存在于活性炭表面上的其他含氧基团或电子供体位点形成氢键。

  活性炭可以使用轻度空气氧化,H2O2或HNO 3溶液进行化学改性。改性活性炭在水溶液中表现出酸性行为。用HNO 3处理的活性炭导致更大的酸度和长的反应时间增加硝基的形成。干燥过程影响氧化的活性炭,因此烘箱干燥有利于羧基类基团的稳定,而真空干燥引起这些基团的部分消除和少量增加的内酯和酚类基团。

  在相同的实验条件下,H2O2是比HNO 3更强的氧化剂,因为它具有较低的选择性,产生少量羧酸和内酯类基团并有利于碱性基团的稳定。观察到的小幅下降可归因于与氧化有关的孔隙损失,其导致由于CO 2消除而造成一些多孔破坏。通常,所有活性炭吸附氨,羧酸和内酯类基团的含量越高,活性炭的吸附能力越好。碱性基团的存在并不能提高低浓度下的吸附。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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