我是分類列表

當(dāng)前位置：首頁 > 新聞資訊 > 行業(yè)新聞

活性炭的化學(xué)性質(zhì)_表面官能團(tuán)

發(fā)布時(shí)間：2020-02-11

瀏覽次數(shù)：6149

活性炭的化學(xué)性質(zhì)主要由表面化學(xué)官能團(tuán)

、表面雜原子和化合物確定

，不同化學(xué)官能團(tuán)、表面雜原子和化合物對(duì)不同的吸附質(zhì)有明顯的吸附差別

。性炭表面含有大量各種各樣的表面官能團(tuán)

，這些官能團(tuán)和分子之間可通過形成共價(jià)鍵結(jié)合促進(jìn)吸附。上海駿芃環(huán)?div id="jfovm50" class="index-wrap">？萍加邢薰?/span>是一家主要經(jīng)營柱狀活性炭,蜂窩活性炭,顆?div id="jfovm50" class="index-wrap">；钚蕴?/span>,脫色活性炭,糖用活性炭，針劑炭的上海活性炭廠家

。

生物質(zhì)水熱炭化的過程中產(chǎn)生的活性炭表面含有豐富的官能團(tuán)

，如羥基、胺基

、烷炷

、芳香環(huán)等)，由于反應(yīng)過程在水中進(jìn)行

，相比于熱解反應(yīng)

，其中含氧、氮官能團(tuán)比較豐富

。除此之外

，利用水熱炭化制備特定的產(chǎn)物可以通過添加劑、化學(xué)試劑或后續(xù)的處理來使水熱炭表面有效的負(fù)載所需要的特定官能團(tuán)

，在催化

、吸附、土壤修復(fù)

、電池等領(lǐng)域發(fā)揮相應(yīng)的作用

。

(1)含氧官能團(tuán)

生物質(zhì)水熱炭化官能團(tuán)的產(chǎn)生主要有兩種途徑：一是在水熱炭化過程中由于低溫使得大部分生物質(zhì)無法完全炭化；二是在水熱炭化過程中有意添加改性劑對(duì)生物質(zhì)活性炭表面進(jìn)行改性得來

。一般來說

，具有陽離子交換特性的活性炭表面的含氧官能團(tuán)多，其酸性也強(qiáng)

，反之為陰離子交換特性

。大多數(shù)生物質(zhì)原材料本身含有豐富的氧元素，氧化改性后的生物質(zhì)可提升含氧官能團(tuán)的含量

，使得生物質(zhì)水熱炭的極性

、催化性質(zhì)、表面電荷量發(fā)生改變

。表面酸性含氧官能團(tuán)的增多

，對(duì)于水溶液中的有機(jī)物的吸附主要由于色散力

、氫鍵作用產(chǎn)生。因此為提高含氧官能團(tuán)含量

，研究者利用磷酸

、硝酸、有機(jī)酸等一步水熱合成具有較強(qiáng)離子交換能的炭材料

。在180°C的葡萄糖和水混合態(tài)中

，添加甲苯磺酸、間苯二酚兩種有機(jī)物合成含磺酸根的炭材料

，其具有較好的活性和重復(fù)利用性

。發(fā)現(xiàn)表面氧化后的含氧官能團(tuán)對(duì)苯酚的吸附量增強(qiáng)，筆者認(rèn)為表面酸性增強(qiáng)了與苯酚結(jié)合能

，其中氫鍵起到了關(guān)鍵的作用

。

在環(huán)境催化改性方面，通過添加有機(jī)或無機(jī)試劑在水熱炭化過程或之后產(chǎn)生相應(yīng)的官能團(tuán)

，是一種有效的表面修飾方法

。然而隨著工業(yè)化的發(fā)展以及對(duì)環(huán)境友好材料的開發(fā)，提高廢棄生物質(zhì)利用效率碗有效途徑是活性炭材料發(fā)展的方向

。

(2)含氮官能團(tuán)

含氮官能團(tuán)作為水熱炭表面重要的官能團(tuán)之一

，被認(rèn)為具有一定的催化位點(diǎn)。在制備特定吸附劑

、燃料電池容積、高導(dǎo)材料中表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能

，利用含氮的廢棄生物質(zhì)作為原料或添加劑在水熱條件下合成高含量的含氮官能團(tuán)

。目前通過水熱炭化過程的優(yōu)化制備出表面含有含氮官能團(tuán)的研究受到了關(guān)注。利用水熱炭化后的材料作為修飾表面含氮官能團(tuán)的原料

，結(jié)構(gòu)顯示

，含氮官能團(tuán)被大量負(fù)載在表面上，用于能量儲(chǔ)存

、藥物運(yùn)輸

、化學(xué)藥品等領(lǐng)域。

生物質(zhì)活性炭和污染物分子之間的表面官能團(tuán)可能通過靜電吸引和排斥作用影響吸附

，生物質(zhì)活性炭表面一般都是帶負(fù)電的

，能夠通過靜電引力吸引帶正電的陽離子有機(jī)污染物。研究發(fā)現(xiàn)陽離子染料包括甲基紫和羅丹寧在活性炭上的吸附主要是通過靜電吸引進(jìn)行吸附

。

生物質(zhì)活性炭在高炭化溫度下表面含有缺電子/多電子官能團(tuán)

，所以能夠和多電子/缺電子官能團(tuán)發(fā)生相互作用。大量研究表明富含電子的石墨炭表面能夠和缺電子的有機(jī)物之間發(fā)生電子供體和受體的相互

。也有研究發(fā)現(xiàn)芳胺陽離子能夠作為電子受體和炭質(zhì)材料(生物質(zhì)活性炭

、黑炭和石墨)作為電子供體形成共價(jià)鍵

。

一些極性有機(jī)污染物如酚類、苯胺類和硝基化合物等含有高負(fù)電性的N

、F原子往往能和活性炭炭表面的含H官能團(tuán)形成氫鍵_{。研究發(fā)現(xiàn)陰離子化合物磺胺甲嗟嗟在堿性條件下釋放的一OH能夠和生物質(zhì)活性炭表面的按酸鹽或酚鹽結(jié)合形成氫鍵。污染物的表面官能團(tuán)也影響生物質(zhì)活性炭的吸附性能，例如由橘子皮制備的生物質(zhì)活性炭在200?350°C對(duì)1-萘芬的吸附性能高于萘，這主要是由于1 -萘芬和生物質(zhì)活性炭表面的一OH官能團(tuán)發(fā)生相互作用。}