活性炭表面基團(tuán)改性方法,引入含o,s和n的基團(tuán)來(lái)改性活性炭表面基團(tuán)。表面改性對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)載體在工業(yè)和環(huán)境工藝如選擇性凈化工藝,氣體分離,溶劑回收,飲用水凈化,味道,氣味等微污染物的吸附中的應(yīng)用具有根本作用,改性活性炭有幾種方法比如,離子金屬吸附交換性能,催化劑制備,粘附現(xiàn)象,電極改性和聚合物技術(shù)。
活性炭是最重要的工業(yè)吸附劑/載體之一,可以通過(guò)碳化和活化大量原料如椰子殼,木材,泥煤和煤炭來(lái)制備。這些碳顯示出高度發(fā)達(dá)的多孔結(jié)構(gòu)和大的內(nèi)部比表面積,其通常大于400m 2 / g,但是經(jīng)常超過(guò)這個(gè)值,達(dá)到1000m 2 / g 3-5。由于這個(gè)高表面積和多孔結(jié)構(gòu), 它可以吸附分散或溶解在液體中的氣體和化合物。要被吸附的污染物類型和這些活性炭的吸附/去除效率強(qiáng)烈依賴于它們的表面化學(xué)特征。因此,為了生產(chǎn)特定用途的材料,碳的表面化學(xué)改性是非常重要的。這種改性主要通過(guò)氧化方法進(jìn)行,產(chǎn)生具有大量含氧基團(tuán)的更親水結(jié)構(gòu)。已經(jīng)使用各種試劑作為氧化劑:濃硝酸或硫酸,次氯酸鈉,高錳酸鹽,重鉻酸鹽,過(guò)氧化氫,過(guò)渡金屬和基于臭氧的氣體混合物。發(fā)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)的類型及其形成程度取決于氧化劑的氧化劑,濃度和ph值。盡管在碳表面上產(chǎn)生氧基團(tuán)是相當(dāng)?shù)模怯煤瑂和n的分子進(jìn)行官能化的研究卻少得多。
在這項(xiàng)工作中,活性炭表面被化學(xué)改性以引入含氧,氮和硫的基團(tuán)。
活性炭hno 3 處理(c / hno 3)
將活性炭(20g 930m 2 / g)用100ml濃hno 3在回流下處理2,4,8,16 或38小時(shí)。回流后,過(guò)濾得到的物質(zhì),用熱蒸餾水充分洗滌,直到清洗水的ph值約為7.將碳在60℃下真空干燥24小時(shí)。
活性炭與亞硫酰氯的反應(yīng)(c / hno 3 / socl 2)
將經(jīng)hno 3 處理的活性炭(0.80g)在80℃下真空干燥以除去可干擾反應(yīng)的水和其它物質(zhì)。反應(yīng)用5ml苯和5ml socl 2回流24小時(shí)。將混合物在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中干燥并用苯充分洗滌以除去殘留的socl 2。
活性炭與乙二胺(edt,hsch 2 ch 2 sh)或1,7-二巰基-4-硫代庚烷(dmth,hsch 2 ch 2 ch 2 sch 2 ch 2 ch 2sh)
用socl 2處理后,使材料c / hno 3 / socl 2(0.80g)與9mmol 1,2-乙二醇或1,7-二巰基-4-硫代庚烷在5ml氯仿中回流48小時(shí)。產(chǎn)物用chcl 3充分洗滌并通過(guò)離心分離。
活性炭與edah 2 nch 2 ch 2 nh 2)或三乙基四胺(h 2 nch 2 ch 2 nhch 2 ch 2 nhch 2 ch 2 nh 2)
用socl 2處理后,使材料(0.80g)與胺(2.6ml)在6ml氯仿中回流48小時(shí)。產(chǎn)物用chcl 3充分洗滌并離心分離。
熱失重分析在n 2下進(jìn)行或以10℃/ min的加熱速率進(jìn)行氣流。使用kbr在ftir mattson儀器中獲得紅外光譜分析。bet表面積在設(shè)備中獲得,活性炭樣品在200℃真空下處理3小時(shí)。
溫度程序分解與質(zhì)譜聯(lián)用(tpdms)
tpdms實(shí)驗(yàn)在hp 5989 ii質(zhì)譜儀中使用5mg樣品在裝有加熱系統(tǒng)的直接探針中進(jìn)行,所述加熱系統(tǒng)插入到ms室中(p = 6.10 -6 torr)。將探頭以5℃/分鐘的速度加熱至275℃,并通過(guò)質(zhì)譜儀分析所有揮發(fā)性分解產(chǎn)物。
用naoh 對(duì)活性炭c / hno 3進(jìn)行電位滴定
將懸浮于25ml蒸餾水中的碳(0.1g)用0.02m naoh溶液連續(xù)攪拌滴定。滴定在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行,以避免co的干擾2從空氣中。以0.5ml的間隔逐步加入naoh溶液5-10分鐘以使反應(yīng)進(jìn)行并使ph穩(wěn)定。
活性炭可以通過(guò)表面化學(xué)改性來(lái)定制,以產(chǎn)生具有*性質(zhì)的材料并用于特定的應(yīng)用。這些修改可以通過(guò)關(guān)鍵表面中間體:-cooh進(jìn)行。含有-cooh基團(tuán)的活性炭顯示出優(yōu)異的陽(yáng)離子交換性能,并可用作水中金屬污染物的吸附劑。這些-cooh 團(tuán)體可以轉(zhuǎn)化為-cocl,這是一個(gè)非常活躍和多功能的組別,用于將其他分子接枝到活性炭表面上。從這個(gè)酰氯中間體出來(lái)幾個(gè)s和n分子,例如hsr和hnr 2,可以很容易地綁定到活性炭表面。這些s和n官能化的活性炭顯示出作為金屬吸附劑的巨大潛力,如今嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題的重金屬得到了活性炭的治理。
關(guān)鍵詞:活性炭 催化劑 吸附劑 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 質(zhì)譜儀
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