活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)由活性炭表面官能團的種類和數(shù)量決定,表面化學(xué)性質(zhì)差異影響活性炭的化學(xué)吸附性能。通過對活性炭進行表面化學(xué)改性,可以改變活性炭對的吸附能力吸附選擇性。氨化可以使活性炭表面堿性官能團增加,氧化可以使活性炭表面性官能團增加。]研究了不同和堿浸漬改性椰殼活性炭對多種的吸附性能,發(fā)現(xiàn)浸漬改性的活性炭對、二、吸附性能提高。分別利用性玉米秸稈活性炭,發(fā)現(xiàn)用改性后的活性炭,降低了其對等弱極性、非極性物質(zhì)的吸附量,而用改性能提高其對醛等極性物質(zhì)的吸附能力。用氨水浸漬改性活性炭,發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭對鄰二等疏水性的吸附能力要強于改性。負載金屬改性是通過負載在活性炭上的金屬單質(zhì)或金屬離子與吸附質(zhì)之間較強的結(jié)合力,來提高活性炭吸附分離性能的方法。一般認為,負載金屬改性能改變活性炭表面的化學(xué)性質(zhì),進而改變活性炭的極性,使得活性炭的吸附以化學(xué)吸附為主,增加了吸附的選擇性。L在200℃的低氧條件下用Co浸漬改性活性炭,發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭對吸附性能顯著提高。負載金屬改性活性炭技術(shù)目前主要應(yīng)用在處理醛、等分子量小的污染物上,對一些大分子量的應(yīng)用有待進一步研究。
3.2吸附質(zhì)物性的影響
吸附質(zhì)分子是否能夠進入活性炭的孔與其自身的動力學(xué)直徑有關(guān)。根據(jù)尺寸排斥理論,只有當活性炭的孔隙直徑大于吸附質(zhì)分子直徑時,吸附質(zhì)分子才能進入到活性炭的孔隙中[46]。研究發(fā)現(xiàn)吸附劑吸附效率時,吸附劑的孔徑與吸附質(zhì)分子直徑的比值為1.7~3.0[47]。大部分氣態(tài)污染物的分子尺寸小于2nm,因此適合吸附的活性炭的內(nèi)孔道要以微孔為主,大于有效孔徑的孔吸附作用甚微。研究發(fā)現(xiàn)小于0.7nm的微孔對和有很強的吸附能力。究發(fā)現(xiàn)0.60~1.15nm范圍內(nèi)的微孔為CH4吸附的有效區(qū)間,大于此范圍的孔在吸附過程中主要起通道作用。吸附質(zhì)物性的影響還表現(xiàn)在分子量、飽和蒸氣壓、沸點等方面?;钚蕴可碛行近c位數(shù)量有限,當活性炭吸附分子數(shù)量相近的不同物質(zhì)時,分子量大的表現(xiàn)出活性炭對其飽和吸附量大。由于沸點高的氣態(tài)物質(zhì)在吸附過程中容易產(chǎn)生毛細凝聚現(xiàn)象,因此易于被吸附。飽和蒸氣壓和活性炭飽和吸附量顯著相關(guān),在一定溫度下,飽和蒸氣壓越大的越容易脫附。飽和蒸氣壓與活性炭飽和吸附量的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)飽和蒸氣壓越大的,活性炭的飽和吸附量越小。種物性對其在活性炭上吸附行為的影響,活性炭對有機氣體的飽和吸量隨著吸附質(zhì)的分子動力學(xué)直徑、分子量、沸點的增大而增大,隨著吸附質(zhì)極性、蒸氣壓的增大而減小。3.3操作條件的影響
吸附操作過程中的溫度、進口濃度、氣體流速、壓力、水分、氣體組成等都會影響活性炭的吸附性能,針對不同選擇合適的操作條件十分重要。溫度能影響擴散速度和吸附平衡,提高溫度能提高擴散速率,加快到達吸附平衡的時間,但升高溫度會導(dǎo)致吸附量下降,吸附操作時宜將溫度控制在40℃以內(nèi)研究了不同溫度下活性炭對酯的吸附過程,發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,飽和吸附量不斷降低。對于同一有機物的吸附,吸附容量隨著進口濃度的增加而增大,隨著氣體流速的提高而減小,活性炭吸附法適于處理濃度為通過研究顆?;罡鹘M分間會發(fā)生競爭吸附。一種組分的存在,常常會對另一種組分有,吸附過程還存在置換作用。TEFERA等[60]建立二維數(shù)學(xué)模型研究固定床吸附器上多組分的吸附競爭,該模型可以準確的預(yù)測多組分混合物間的吸附競爭和吸附平衡。在活性炭上的二元吸附過程,發(fā)現(xiàn)高沸點組分能置換低沸點組分,二元體系的吸附量較同等條件時的單組分吸附量均有不同程度的降低。