预处理方法对活性炭结构及吸附性能的影响

作者:未知

  摘 要:预处理是提升活性炭吸附性能常用到的工艺技术手段。随着近些年来活性炭预处理技术的不断发展,也出现了各种不同类型的预处理模式。结合技术现状,首先分析了活性炭结构与吸附性能的概念,其次对活性炭结构常用的预处理模式进行了分析,并在最后探讨了预处理对活性炭结构吸附性能的影响情况,希望可以有效提升预处理效果,确保活性炭的功能价值。
  关键词:预处理;活性炭结构;吸附性能
  活性炭在工业生产与废水污水处理中具有广泛的应用,是现代工业重要的吸附剂。随着技术研究的不断深入,人们发现利用预处理的方式能够有效提升活性炭的吸附能力,但是预处理的模式很多,具体的处理效果也不尽相同,所以需要做好技术归纳与总结才能够尽可能发挥预处理的功效。
  1 活性炭结构与吸附性能概述
  活性炭的结构与吸附性能具有密切的关联。其中,活性炭本身具有空隙与巨大的比表面积,所以这也使得其能够适应于不同的吸附环境与污染治理要求。在使用过程中,具有原材料的来源广泛、获得方法简单的特征。近些年来,随着应用规模的提升,电极材料中活性炭要具有合理的孔径排布,但是工业生产的活性炭的灰分含量较高,容易堵塞孔道影响其综合性能,所以必须通过预处理的方式来改善性能。吸附性能是活性炭的主要性能之一,这是由于活性炭的内部有多种类型的官能团,再加上丰富的比表面积、孔洞,所以活性炭能够吸附空气中、水中的物质,从而形成一定的净化效果。
  2 活性炭结构常用预处理方法
  活性炭预处理的方法很多,这里选择了两种有代表性的预处理方式介绍如下。选择活性炭粉末,原组记为A组。B组预处理方式为水洗处理,采用超纯水煮沸2h后,再利用纯水进行冲洗。C组预处理方式为碱处理,利用5%NaOH溶液浸泡处理24小时,利用纯水冲洗干净。D组预处理方式为组预处理方式为酸处理的方式,选择5%HCL溶液进行浸泡处理24小时,随后再利用纯水冲洗。
  3 预处理方法对活性炭结构及吸附性能的影响
  结合上述分析中获得的电镜图像,就预处理方法对活性炭结构、吸附性能的应用分析如下,测试过程中参照GB/T12496.3-1999测定活性炭的灰分;按GB/12496.8-1999测定碘值;參照GB/T12496.12-1999测定苯酚值。
  3.1 结构影响
  结合扫描电镜获取的图片进行活性炭结构的分析。经过预处理后,活性炭的尺寸从大小不一的块状编程了不同类型的形貌。其中,A组的扫描电镜中有小颗粒,碳表面的结构致密性很强,孔洞结构较少且不明显,同时夹杂物也相对比较少,这是处理前的情况。B组的表面形貌发生了很大的变换,主要体现在颗粒度的均匀性提升,同时夹杂物减少,体系内的颗粒度也得到了控制,颗粒表面的絮状物比例降低,更为光滑,但是没有孔结构。C组经过处理后,均匀性良好且有大量的孔洞。D组在处理后由于烧蚀作用而形成了较大的孔洞。由此可见,不同的预处理会带来结构方面的显著差异。
  3.2 比表面积与孔径影响
  分别对比不同组表面积与孔径的情况,可以发现预处理后的活性炭大多数孔径都得到了扩充。作为直接影响活性炭吸附能力的主要指标参数,比表面积与微孔的数量具有密切的关系。一般来说,大孔的直径大于50nm,中孔为2~50nm,微孔直径小于2nm。随着相对压力的提升,吸附量的增加量会增加,但是也会出现多分子层的吸附。在相对较高的压力区域内,吸附质的聚集程度会更高,活性炭中存在大量的空隙。根据上述扫描电镜的结果来看,C组的吸附能力最高,D组次之,随后才是B组、A组。
  3.3 综合性能影响
  综合性能并不是一个相对单纯的数值可以表现的,是一个复杂的体系计算后得到的结果。实际上,活性炭的吸附能力主要与比表面积以及孔径相关,但是这并不表示其仅仅与这两个因素有关。在进行不同物质的净化与吸附时,内部的官能团的数量、种类也会发生显著的变换。根据实验中的测试情况来看,如果利用碱性溶液进行预处理,那么处理之后的有机物去除效果会显著提升,而如果选择酸性的溶液进行处理,那么处理后的官能团的数量会受到严重的影响,最终导致综合吸收有机物的性能下降。所以综合性能的变换是预处理中需要着重考虑的部分,要根据目的来进行预处理,才能够有效提升预处理的效果。
  4 总结
  综上所述,预处理在活性炭的功能升级以及性能提升方面具有显著的效果,同时也是目前实现表面改性处理最有效的途径。结合常用活性炭的预处理方式,除了要关注结构、比表面积与孔径,还需要进一步做好综合性能的评估,以此来确保预处理的效果,为活性炭生产工作提供技术改造条件。
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