定制活性炭官能團(tuán)

　　本文介紹了活性炭的介紹O，S和N基團(tuán)，使活性炭表面化學(xué)改性。受控條件下，活性炭表面采用濃度HNO 3選擇性氧化。紅外光譜和表征通過熱重分析NaOH主要是滴定建議-COOH和少量的-OH基團(tuán)的形成，具有大約4.10濃度為21/克炭。表面改性在選擇性純化工藝、氣體分離、溶劑回收、飲用水凈化、氣味吸附、氣味等微量污染物、離子金屬吸附交換性能、催化劑制備、附著現(xiàn)象、電極改性和聚合物技術(shù)等工業(yè)和環(huán)境中的應(yīng)用。

　　活性炭是*重要的工業(yè)吸附劑/載體之一，可通過椰殼、木材、泥炭、煤等大量原料進(jìn)行碳化和活化。這些活性炭表現(xiàn)出高度開發(fā)的多孔結(jié)構(gòu)和大的內(nèi)部比表面積，通常大于600m 2 / g，但通常超過20000m 2 / g 。由于這種高表面積和多孔結(jié)構(gòu)， 它能吸收分散或溶解在液體中的氣體和化合物。這些碳的吸附/吸附效率取決于其表面化學(xué)特性。因此，活性炭的表面化學(xué)改性對(duì)于生產(chǎn)用于特定應(yīng)用的材料具有重要意義。改性主要采用氧化法進(jìn)行，產(chǎn)生更親水的結(jié)構(gòu)，含氧量大。各種試劑已被用作氧化劑：濃硝酸鹽或硫酸鹽、次氯酸鈉、高錳酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化氫、過氧化氫、過氧化氫、過氧化氫的氣體混合物。發(fā)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)的類型及其形成程度取決于氧化劑，氧化液的濃度和pH 。雖然眾所周知，氧基是在碳表面產(chǎn)生的，但活性炭表面是化學(xué)改性的，以引入含氧、含氮和硫的基團(tuán)。

　　簡(jiǎn)要介紹兩種活性炭的反應(yīng)

　　HNO 3 處理(C / HNO 活性炭(20)g，930m 2 / g)用100ml濃HNO 回流處理2、4、8、16 或者38小時(shí)?；亓骱?，用熱蒸餾水過濾所得物質(zhì)并充分清洗，直至清洗水完畢pH7.將碳60℃下真空干燥24小時(shí)。

　　活性炭和亞硫酰氯(C / HNO 3 / SOCl 2)的反應(yīng)將HNO 3 處理活性炭(0.80g)在80℃下真空干燥去除可能干擾反應(yīng)的水和其他物質(zhì)。ml苯和5ml SOCl 24小時(shí)回流。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中干燥混合物，用苯大量洗滌去除殘留物SOCl 2。

　　活性炭表面官能化

　　具有S和N以不同的方式對(duì)基團(tuán)活性炭表面進(jìn)行了官能化，如： 硫17和在高溫下使用CS 2 18處理，表面COOH基團(tuán)與H 2NR化合物的直接反應(yīng)和吡唑啉酮的直接表面沉積衍生工具。然而，這些方法在一般復(fù)雜程序中效率較低。本文描述了一種用于在活性炭表面引入S和N雜原子分子的簡(jiǎn)單通用方法。使用以下反應(yīng)方案-COOH基團(tuán)開始在碳表面引入S和N基團(tuán)。在這項(xiàng)工作中使用的S和N表1中描述了分子。

　　對(duì)于-COOH，-COCl中間體和通過和EDT和EDA獲得的材料獲得的反應(yīng)IR圖1顯示光譜。在與SOCl 紅外光譜(圖1b)大約1700、1350、1210和790cm -一個(gè)新的、明確的定義帶與-COCl基團(tuán)的形成明顯相關(guān)。C 6 H 5 COCl 的IR光譜顯示完全相同的譜帶。另一方面，也可以注意到原帶的存在，這可能表明活性炭表面并不全部-COOH基與SOCl 2 21反應(yīng)。

　　與EDT活性炭反應(yīng)后IR光譜(圖1c)表明-COCl與HSR形成化合物反應(yīng)-COSR。觀察到-COCl典型帶消失，觀察和觀察EDT1400、1200、750和700分子相關(guān)cm -清晰吸收1處。通過與EDA反應(yīng)獲得的材料IR光譜(圖1d)也表明HNHR與表面基團(tuán)-COCl有以下條帶：1720cm -1(-C = O)， 1675和1600cm -1(-NH)，1520cm -1(-RCONHR)，950-1000cm -1 (DTE特征帶)和1200cm -1(-CN)和3000-3500cm -1 (NH)。已經(jīng)觀察到和DMTH和TEA功能相似的結(jié)果是典型的-COSR和-CONHR基團(tuán)帶和R基團(tuán)的特征被吸收。

　　金屬吸附活性炭

　　表面存在-SH和-NH基團(tuán)22Hg 2  ，Zn 2  ，Cd 2 和Pb 2 吸附離子等重金屬的潛力很大。在這項(xiàng)工作中獲得的材料也被測(cè)試了Pb  2，Cu  2和Ni  吸附在水溶液中。未處理的活性炭，EDT(C / S)和EDA(N / C)官能活性炭的吸附比較見圖2。

　　可見，活性炭的官能化強(qiáng)烈增加了其對(duì)不同金屬的吸附。結(jié)果表明，EDT能更有效地吸附功能材料Ni  2，而EDA活性炭與Pb  陽(yáng)離子相互作用較強(qiáng)。

　　可通過表面化學(xué)改性定制活性炭，生產(chǎn)具有獨(dú)特性質(zhì)和具體應(yīng)用的材料。這些改性可以通過鍵表面中間體進(jìn)行-COOH進(jìn)行。含活性炭-COOH該基團(tuán)具有優(yōu)異的陽(yáng)離子交換性能，可作為水中金屬污染物的吸附劑。這些-COOH 基團(tuán)可以轉(zhuǎn)化為-COCl 這對(duì)活性炭表面的其他分子接枝和通用基團(tuán)非常反應(yīng)。幾個(gè)S可以很容易地與該酰氯中間體混合N分子(例如HSR和HNR 2)與碳表面結(jié)合。這些S和N作為金屬吸附劑，官能化碳顯示出巨大的潛力，