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    活性炭表面基团改性方法

    来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2017-11-28

      活性炭表面基团改性方法,引入含O,S和N的基团来改性活性炭表面基团。表面改性对有机和无机载体在工业和环境工艺如选择性净化工艺,气体分离,溶剂回收,饮用水净化,味道,气味等微污染物的吸附中的应用具有根本作用,改性活性炭有几种方法比如,离子金属吸附交换性能,催化剂制备,粘附现象,电极改性和聚合物技术。

      活性炭是最重要的工业吸附剂/载体之一,可以通过碳化和活化大量原料如椰子壳,木材,泥煤和煤炭来制备。这些碳显示出高度发达的多孔结构和大的内部比表面积,其通常大于400m 2 / g,但是经常超过这个值,达到1000m 2 / g 3-5。由于这个高表面积和多孔结构, 它可以吸附分散或溶解在液体中的气体和化合物。要被吸附的污染物类型和这些活性炭的吸附/去除效率强烈依赖于它们的表面化学特征。因此,为了生产特定用途的材料,碳的表面化学改性是非常重要的。这种改性主要通过氧化方法进行,产生具有大量含氧基团的更亲水结构。已经使用各种试剂作为氧化剂:浓硝酸或硫酸,次氯酸钠,高锰酸盐,重铬酸盐,过氧化氢,过渡金属和基于臭氧的气体混合物。发现表面结构的类型及其形成程度取决于氧化剂的氧化剂,浓度和pH值。尽管在碳表面上产生氧基团是相当众所周知的,但是用含S和N的分子进行官能化的研究却少得多。

      在这项工作中,活性炭表面被化学改性以引入含氧,氮和硫的基团。

      活性炭HNO 3 处理(C / HNO 3)

      将活性炭(20g 930m 2 / g)用100ml浓HNO 3在回流下处理2,4,8,16 或38小时?;亓骱?,过滤得到的物质,用热蒸馏水充分洗涤,直到清洗水的pH值约为7.将碳在60℃下真空干燥24小时。

      活性炭与亚硫酰氯的反应(C / HNO 3 / SOCl 2)

      将经HNO 3 处理的活性炭(0.80g)在80℃下真空干燥以除去可干扰反应的水和其它物质。反应用5ml苯和5ml SOCl 2回流24小时。将混合物在旋转蒸发器中干燥并用苯充分洗涤以除去残留的SOCl 2。

      活性炭与乙二胺(EDT,HSCH 2 CH 2 SH)或1,7-二巯基-4-硫代庚烷(DMTH,HSCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2SH)

      用SOCl 2处理后,使材料C / HNO 3 / SOCl 2(0.80g)与9mmol 1,2-乙二醇或1,7-二巯基-4-硫代庚烷在5ml氯仿中回流48小时。产物用CHCl 3充分洗涤并通过离心分离。

      活性炭与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处理后,使材料(0.80g)与胺(2.6ml)在6ml氯仿中回流48小时。产物用CHCl 3充分洗涤并离心分离。

      热失重分析在N 2下进行或以10℃/ min的加热速率进行气流。使用KBr在FTIR Mattson仪器中获得红外光谱分析。BET表面积在设备中获得,活性炭样品在200℃真空下处理3小时。

      温度程序分解与质谱联用(TPDMS)

      TPDMS实验在HP 5989 II质谱仪中使用5mg样品在装有加热系统的直接探针中进行,所述加热系统插入到MS室中(P = 6.10 -6 Torr)。将探头以5℃/分钟的速度加热至275℃,并通过质谱仪分析所有挥发性分解产物。

      用NaOH 对活性炭C / HNO 3进行电位滴定

      将悬浮于25ml蒸馏水中的碳(0.1g)用0.02M NaOH溶液连续搅拌滴定。滴定在氮气气氛下进行,以避免CO的干扰2从空气中。以0.5ml的间隔逐步加入NaOH溶液5-10分钟以使反应进行并使pH稳定。

      活性炭可以通过表面化学改性来定制,以产生具有独特性质的材料并用于特定的应用。这些修改可以通过关键表面中间体:-COOH进行。含有-COOH基团的活性炭显示出优异的阳离子交换性能,并可用作水中金属污染物的吸附剂。这些-COOH 团体可以转化为-COCl,这是一个非?;钤竞投喙δ艿淖楸?,用于将其他分子接枝到活性炭表面上。从这个酰氯中间体出来几个S和N分子,例如HSR和HNR 2,可以很容易地绑定到活性炭表面。这些S和N官能化的活性炭显示出作为金属吸附剂的巨大潜力,如今严重环境问题的重金属得到了活性炭的治理。

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