活性炭吸附塔吸附的应用研究

由于活性炭   的吸附性能，活性炭已经广泛应用于生活的各个方面，活性炭是以木屑等含碳物为原料，经碳化和活化制成。主要有粉状和颗粒状两种，多孔，比表面积大，   发达的孔隙结构，这都是活性炭优良的吸附性能的自接原因。
　　目前活性炭吸附设备吸附的应用有很多，如水处理、废气吸收、储氢等方面。
　　一、活性炭吸附的一般性机理
　　1、物理结构
　　活性炭的吸附性能主要是与其   的物理性质有关。活性炭孔壁的总表面积一般高达500~1700㎡/g，与其他吸附材料相比，具有小微孔(半径为<0.02nm)特别发达的特征，这也是活性炭吸附、吸附容量大的主要原因。其中小微孔决定了活性炭的总比表面积；过渡孔(半径为0.02~1nm)起着重要的通道作用；大微孔(半径为1~100nm)则是该吸附材料微观体系的人口。
　　2、化学性能
　　活性炭的表面有丰富的官能团，一般可分为含氧官能团和含氮官能团，这些官能团赋子了活性炭   的化学性能，能与多种物质进行结合。其中含氧官能团主要有酚羚基、羧基、羰基、内酯基、嘧啶等；含氮官能团有酰胺、酰亚胺、乳胺基、类毗咯基等。
　　二、活性炭吸附的应用研究
　　1、活性炭吸附在水处理方面的应用
　　活性炭吸附在水处理方面的应用为广泛。近年来，内分泌干扰物的水环境污染问题已经引起了人们的广泛关注，特别是在作为饮用水源的地表水中也检测到了大量的内分泌干扰物质(EDCs)，主要包括   的与合成的固醇类、植物雌、杀虫剂、表面活性剂以及多氯联苯等物等，活性炭对酚类内分泌干扰物的吸附能力受水中物与活性炭物化性质的影响较大，通过   的改性处理获得孔结构与表面化学性质均有利于去除水中污染物的活性炭，并将其用于给水的处理，对于提炭的吸附能力、使用寿命及出水水质   都具有重要意义。河水污染问题日趋严重，净化河水也成为亟待解决的问题。活性炭吸附在水处理上的应用已经日趋成熟，具有的实用价值，但单单只靠运用活性炭吸附来达到很好的效果已经很难，这需要其他方法的配合使用。
　　2、活性炭吸附在废气吸收上的应用
　　废气常见的也熟悉的是CO2，天上飞的，地上跑的，无一小在向大气中排放着CO2，而煤等石化燃料的消耗是主要的原因，这也驱使研究者寻找一种的回收CO2的方法。而分离和回收CO2常用的方法是活性炭吸附法。活性炭作为一种优良的吸附分离材料，具有比表面积大、孔结构发达、化学性质稳定、耐酸耐碱等特点。活性炭优良的吸附性能主要取决于其的孔结构，由于存在大量的微孔和中孔，使活性炭具备高的比表面积和吸附容量。制备条件的小同使得活性炭孔结构具有可调性。当今工业的高速发展，必然会导致各种废气的排放量的增加。尤其是化工行业，比如涂料、树脂、皮革、印刷等，会排放大量的废气，虽然治理废气，研究人员已经有了一些卓有成效的控制技术，比如热破坏法、冷凝法等。但吸附法的应用为广泛。又由于活性炭本身的特性，其又是常用的吸附剂。
　　3、活性炭吸附在储氢上的应用
　　氢具有高挥发性、   量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。由于氢的广阔的应用前景，寻找一种储氢方式也成为必然。
　　经过几年的发展与研究，目前储氢方式主要有高压储氢、液态储氢、金属化合物储氢、物储氢和吸附储氢5种。目前用于H2吸附储存的材料主要有：分子筛、碳纳米管、活性炭纤维、石墨、纳米碳纤维、活性炭。H2在分子筛与活性炭上的吸附性能的研究结果表明，活性炭吸附储存H2的性能远优于分子筛吸附剂，且活性炭纤维吸附储存H2的能力小如活性炭吸附剂。活性炭与碳纳米管均表现出高的吸附储存H2的能力。活性炭用作H2吸附剂的特点在于：吸附容量大、抗酸碱性能好、解吸容易、对少数杂质气体小敏感、热温性能好，在较高温度下解吸   其晶体结构小发生变化，经多次吸附和解吸操作后仍能保持原有(重复使用性能好)。由于活性炭具有复杂的多孔结构及大比表面积，在低温下表现出良好的H2吸附特性，并受到人们高度重视。活性炭的比表面积、孔径分布和表面性质都会影响其吸附氢气的能力，其中，比表面积是主要的影响因素。
　　三、活性炭吸附的应用与研究展望
　　活性炭可以吸附水中众多的金属离子和物，但在   条件下对特定的物的吸附量很小。活性炭优良的吸附性能源自于其巨大的表面积、发达的内部微孔结构和丰富的表面官能团。从吸附模式上讲，Langmuir和Freundlich模式对于金属离子和物都是经典的经验模式，对于金属离子表面络合模式   能表示变化条件下的吸附行为。但是所有的吸附模式都是特定条件下的模拟，小具备实际的物理意义，无法从本质上反应吸附过程。活性炭对吸附质的主要作用有：离子交换作用、静电作用、扩散力、供一受电子交换作用。pH通过改变吸附质和活性炭表面官能团的电离状态而改变活性炭与吸附质之间静电作用的大小和性质，使活性炭的吸附量增加或减少。当给定活性炭的性质、吸附质的性质和溶液条件可以通过现理对水溶的吸附行为进行推测。目前对于动态吸附模式和机理的研究相对缺乏，这方面应进行深入的研究，同时在NOM背景下的吸附研究也需进一步展开。以后的研究方向应该是活性炭改性方面，性能优良的改性活性炭将成为热点。