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煤基活性炭的吸附特性取決于其表面物理結構和表面化學性質,表面物理結構決定了活性炭的物理吸附能力,而表面化學性質決定了活性炭的化學吸附能力。因此,通常對煤基活性炭進行改性處理以增強活性炭的吸附選擇性和吸附容量。
活性炭的表面物理結構主要包括孔徑分布、比表面積和孔容積等,這些特性決定了活性炭的物理吸附性能。不同孔徑的孔在吸附過程中發揮的作用是不同的,對活性炭表面結構的改性著重于孔隙結構的調整,其目的就是使活性炭的孔徑與吸附分子尺寸相當,以提高活性炭對不同吸附質的吸附速率和吸附量??紫墩{整的方法決定于活性炭的孔結構,如孔徑的大小、孔容的大小等,有的需要開孔、擴孔,有的則需要縮孔。開孔和擴孔常用的方法是控制活化程度;而縮孔的方法很多,如熱收縮法、浸漬覆蓋法、氣相熱解堵孔法等。通?;钚蕴康谋砻娼Y構改性方法主要通過強化活性炭制備過程中炭化、活化過程或者通過對成品進行碳沉積等過程進行孔隙調整來實現。
活性炭的化學性質主要取決于其表面的化學官能團、表面雜原子和化合物,不同的化學官能團、雜原子和化合物在活性炭表面形成不同的活性中心,對不同的吸附質具有明顯的吸附差異。通過表面化學改性來改變活性炭的表面酸、堿性,引入或除去某些表面官能團,能夠使活性炭具有某種特殊的吸附或催化性能。常見的改性方法有氧化改性、熱處理改性、還原改性、酸堿處理改性、負載金屬離子改性、酸堿改性、等離子體改性等。
需要注意的是,煤基活性炭在發生表面化學改性的同時,其表面基團、孔容積和孔徑分布等物理性質往往也會發生改變,這也會大大影響活性炭的吸附性。因此,在進行表面化學改性時要考慮物理結構和化學性質雙重變化造成的影響。
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