碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

摘要：

【摘要】采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.
【关键词】活性炭；甲烷；表面改性；吸附性能；表面特性；

引言：

【引言】在污水厌氧处理、污泥浓缩与消化、以及垃圾处置过程中，有大量的恶臭物质和挥发性有机物产生，其组分主要是硫化氢、氨、甲烷、硫醇、挥发性有机酸等．目前生物法主要是去除恶臭气体中的氨、硫化氢和挥发性有机酸等污染物质，对甲烷的去除效果甚微．恶臭气体中的甲烷浓度通常不高，作为能源回收利用在经济上不合算，但若直接排放则有重大的安全隐患，因为甲烷浓度在5% ～15%之间极易发生爆炸．并且，甲烷属温室气体，其温室效应是二氧化碳的26 倍．因此，探索有效去除甲烷的方法是目前的研究热点之一．吸附净化是常用的处理方法．活性炭是一种优良的吸附剂，表面有多孔结构和各种活性基团，具有吸附容量大、吸附速度快、易于再生的特点活性炭的吸附性能由其表面的结构和化学性质决定，采用活化技术对活性炭表面的孔隙结构和官能团进行改性，可有效提高其吸附性能，其中，酸碱改性处理是一种常用的方法．

作者：

张梦竹；李琳；刘俊新；孙永军；李国滨

作者单位：

中国科学院生态环境研究中心水污染控制室；中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院；