酸改性活性炭吸附甲苯的性能研究

李立清　石瑞　顧慶偉　梁鑫　唐琳　李海龍　馬衛武

摘要：商業活性炭分別經過1 mol/L的硝酸、鹽酸、硫酸處理.采用Boehm滴定、傅式轉換紅外光譜儀（FTIR）、比表面積分析儀對活性炭樣品的物化性質進行測試.以甲苯為吸附質，在283 K下進行了固定床吸附實驗.研究討論了改性前后活性炭對甲苯的吸附量影響，計算了相應的動力學參數和吸附能.結果表明：酸改性可以增加活性炭表面酸性官能團的總數量；改變孔徑分布.酸改性活性炭對甲苯的吸附量大小順序為：NAC，SAC，AC，ClAC.準二階動力學方程比準一階動力學能更好地描述甲苯在改性活性炭上的吸附過程；酸改性增大了微孔占有率，提高了吸附速度；酸改性增大活性炭吸附有機氣體的吸附能，導致酸改性活性炭與甲苯結合度降低.

關鍵詞：改性活性炭；表面基團；孔結構；吸附動力學；吸附能

中圖分類號：O613.71 文獻標識碼：A

2.5.3酸改性活性炭孔結構參數對吸附性能影響

酸改性改變了活性炭的比表面積、總孔容.圖6給出了酸改性活性炭性能參數與吸附量之間的關系.

由圖6可知，活性炭的比表面積、總孔容與吸附量并未呈良好的線性關系，但酸改性活性炭對甲苯的吸附量，隨著活性炭的比表面積、總孔容的增大而增大.這是由于活性炭的比表面積是由微孔比表面積、中孔比表面積、大孔比表面積共同構成的.甲苯屬于大分子吸附質，甲苯的有效吸附比表面積為微孔比表面積和中孔比表面積，占總比表面積比例較大.同理，酸改性活性炭吸附甲苯的有效孔容積也由微孔容積和部分中孔容積共同貢獻.

3結論

1）用酸對活性炭進行改性，可以提高活性炭表面的酸性官能團數量，且酸性官能團數量隨著改性酸試劑氧化性的增強而增多.酸對活性炭孔結構具有侵蝕、氧化作用.硝酸的強氧化性導致活性炭孔容增大；硫酸、鹽酸的強酸性導致活性炭孔結構受到侵蝕，孔容變小.酸改性導致活性炭灰分被脫出，疏通了孔道結構.

2）酸改性活性炭對甲苯的吸附量大小順序為：NAC，SAC，AC，ClAC，吸附量受到孔結構和表面官能團的共同作用.

3）酸改性活性炭的吸附量隨著有效比表面積、有效孔容的增大而增大.

4）準一階、準二階動力學方程都可以描述甲苯在改性活性炭上的吸附過程，但實驗數據對準二階動力學方程擬合系數相對較高，表明酸性官能團在活性炭吸附甲苯過程中作用顯著.酸改性增大了微孔占有率，提高了吸附速度.

5）酸改性增大活性炭吸附有機氣體的吸附能，導致酸改性活性炭與甲苯結合度降低.

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