活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附弱電解質和非電解質

　　弱電解質和非電解質的吸附，我們使用了四種不同活性炭來進行研究。分別為平常使用的活性炭和三款不同活化程度的椰殼或者木質制成的活性炭。盡管有大量有關弱芳族電解質在活性炭上吸附的參考材料，但由于表面不均一性，在充分理解這些碳的表面化學方面還存在一些空白。為了在工業中對活性炭作為污染控制介質的研究，因此繼續進行液相吸附的測試。

　　活性炭吸附弱電解質和非電解質的實驗方法

　　本次使用的四種活性炭(28x60目)中，一種是常用的煤質活性炭，而另一種則是從一系列經各種蒸汽活化的椰殼或者木炭中制成的。使用前，所有樣品均用沸騰的蒸餾水充分回流以除去水溶性物質，并在70°C真空干燥。所有吸附物均為試劑級，并溶于蒸餾水。

　　通過在塞好的錐形瓶中向100 ml等分的電解質水溶液(濃度范圍為0至0.20 M)中添加0.5 g活性炭，并在室溫下在搖床上搖晃懸浮液48小時，來研究吸附。初步實驗表明，他的時間間隔足夠使他保持平衡。然后將碳過濾并通過適當的分析技術測量殘留的溶質濃度。

　　活性炭中不同極性基團的作用

　　活性炭通常是根據一些標準化測試(例如，亞甲基藍，碘，糖蜜的顏色吸附等)中一項或多項的性能進行分級的。事實上，在這些測試之一中，活性炭的性能與其在某些稍微不同的應用領域中的性能之間并不一定具有很好的相關性。不同基團的作用

　　(a)吸附取代的乙酸。為了研究將-Cl，-OH和-NH代入CHsCOOH的效果，研究了水溶液中乙酸，一氯乙酸，乙醇酸和氨基乙酸的吸附。從它們各自的吸附等溫線觀察到的所有四種活性炭的吸附容量隨活化程度的變化而變化。

　　圖1：取代的乙酸吸附等溫線。

　　等溫線的比較表明，吸附通常以CICH，COOH>CHsCOOH>OHCH，COOH>NH，CHsCOOH的順序降低。圖1通過取代乙酸在碳原子上的吸附等溫線顯示了這一點。

　　(b)吸附取代的芳族化合物：為了比較取代在苯環中的作用，研究了水介質中苯酚，苯甲酸，水楊酸和苯胺的吸附。由它們各自的吸附等溫線評估的活性炭的吸附容量通常由碳的表面積確定，并且每單位表面積計算的等溫線相當接近。

　　溶劑極性對活性炭吸附性能的影響

　　通過測量水，氯仿和苯中溶液對乙酸，一氯乙酸，苯甲酸，苯酚，苯胺和水楊酸的吸附，研究了溶劑極性的影響�；钚蕴康慕Y果如圖2所示。-Cl在乙酸分子中的吸附總是增加，但是在有取代苯的情況下，吸附順序是

　　水溶液中的酸，苯酚>苯甲酸>水楊酸。苯和氯仿溶液中的酸，苯酚>水楊酸>苯甲酸�？梢钥闯�，苯甲酸比水楊酸在水溶液中的吸附效果更好。在非極性苯介質中時以及中等極性的氯仿中等，順序恰好相反。些發現與結論相一致，即親水性更高的溶質會從疏水性更高的介質中更強地吸附，反之亦然。與單個吸附物有關的數據比較表明，三種介質的吸附順序為HZ0>GH>CHG。來自氯仿的稍低的吸附可能與次級力有關，例如表面張力和溶解度的降低。

　　圖2：溶劑極性對活性炭吸附容量的影響

　　活性炭吸附弱電解質和非電解質在液相吸附中，具有相似極性的物質之間相互親和性的一般規則特別重要，因此可以預期，非極性物質在活性炭(非極性吸附劑)上的吸附性能將優于極性物質。出于同樣的原因，溶劑的競爭性吸附越少，其極性越明顯，而在活性炭上吸附的有利條件是非極性溶質從極性溶劑(如水等)中的吸附。

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