活性炭改性方法及其在大氣污染防治中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉文婷

（山西省運(yùn)城市生態(tài)環(huán)境局夏縣分局，山西 運(yùn)城 044400）

前言：在當(dāng)今世界上，最受歡迎且使用最為廣泛的吸附劑之一就是活性炭，在對(duì)廢氣和廢水的處理中，被大量的應(yīng)用了進(jìn)來(lái)。活性炭主要的組成成分就是石墨微晶組成的無(wú)定型碳，與石墨平整的層面結(jié)構(gòu)相比，有很大的不同之處，活性炭具備多孔的特點(diǎn)?；钚蕴康膩?lái)源也非常的豐富，以實(shí)際的活性炭前體材質(zhì)為依據(jù)，可以分為幾類(lèi)，首先，就是木質(zhì)活性炭，其次就是煤質(zhì)活性炭，再次就是礦物質(zhì)活性碳，最后就是果殼活性碳。而且實(shí)際的活性炭本身的吸附優(yōu)勢(shì)非常大，實(shí)際的微孔分布也非常廣，因此，在當(dāng)前各個(gè)領(lǐng)域中都將其應(yīng)用了進(jìn)來(lái)。

一、活性炭改性方法

（一）物理改性法

所謂物理改性法，主要就是指，將微波加熱和高溫碳化的方式應(yīng)用進(jìn)來(lái)，對(duì)活性炭材料中的大部分揮發(fā)組分和水分以及有機(jī)物進(jìn)行全面的虎，然后將合適的氧化性氣體選用進(jìn)來(lái)，對(duì)實(shí)際的活性炭活性進(jìn)行相應(yīng)的改性處理，使發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)得以形成，使活性炭的整體吸附性能進(jìn)一步增強(qiáng)。舉例來(lái)講，在煙道氣中，含有大量的二氧化硫，則將富含碳的煤飛灰應(yīng)用進(jìn)來(lái)將其作為實(shí)際的吸附劑，對(duì)而二氧化硫氣體進(jìn)行去除。在煤飛灰中含有大量沒(méi)有燃燒的碳，則將植物油聚集法和機(jī)械篩分的方法應(yīng)用進(jìn)來(lái)，可以達(dá)到濃縮的效果，在九百攝氏度下，通過(guò)水蒸氣對(duì)碳濃縮物進(jìn)行活化改性，使發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)得以形成，根據(jù)相應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，煤飛灰質(zhì)的活性炭在改性之后，可以更大程度的去除二氧化硫。

（二）化學(xué)改性法

對(duì)于活性炭而言，其表面上的氮氧一般情況下存在的形式，都是酸堿官能團(tuán)，將堿性還原處理或者是酸性氧化處理實(shí)施進(jìn)來(lái)，對(duì)某些基團(tuán)和活性點(diǎn)位進(jìn)行增加或者消除，可以使活性炭對(duì)于特定物質(zhì)的吸附能力全面提升上來(lái)。不但可以改善活性表面的酸堿官能團(tuán)數(shù)目，還能改善其催化和吸附性能，進(jìn)而使活性炭的吸附效果提升上來(lái)。

（三）表面酸性改進(jìn)

所謂表面酸性改進(jìn)，主要就是將酸處理方法應(yīng)用進(jìn)來(lái)，氧化活性炭表面的多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)礦物元素進(jìn)行去除的同時(shí)，還能改善表面的酸性管能團(tuán)的親水性質(zhì)。根據(jù)相關(guān)的研究可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用最為廣泛的就是硝酸和硫酸。活性炭酸性官能團(tuán)在改性之后，可以對(duì)重金屬進(jìn)行有效的吸附，其根本原因，就是對(duì)于金屬離子而言，其與帶負(fù)電的酸性基團(tuán)形成的金屬絡(luò)合物更加傾向，因此，被吸附。

（四）表面堿性改性

根據(jù)相應(yīng)的吸附動(dòng)力學(xué)，對(duì)活性炭在改性前與后對(duì)于水溶液中丙環(huán)唑的吸附能力進(jìn)行研究，將氫氧化鈉以及氯氧化鈉等應(yīng)用進(jìn)來(lái)，通過(guò)相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)，達(dá)到改性的目的，使不同表面化學(xué)性質(zhì)的活性碳得以產(chǎn)生。

二、改性活性炭在大氣污染防治中的應(yīng)用進(jìn)展

（一）活性炭脫硫

當(dāng)前階段，由于燃燒導(dǎo)致的二氧化硫氣體的排放會(huì)嚴(yán)重的污染到環(huán)境大氣，而且整體的污染在呈現(xiàn)日益嚴(yán)重的趨勢(shì)發(fā)展，則當(dāng)前學(xué)者的重點(diǎn)研究領(lǐng)域就是煙氣脫硫技術(shù)。對(duì)于脫硫技術(shù)而言，最為常見(jiàn)的有兩種方式，一種就是酸堿中和，另一種就是化學(xué)吸收，但是對(duì)于這兩種技術(shù)而言，不論是任何一種，都具備物資消耗極大的特點(diǎn)，而且在應(yīng)用之后，還極其容易產(chǎn)生二次污染。將活性炭應(yīng)用進(jìn)來(lái)，其不但具備高比表面積的特點(diǎn)，還具備高度多孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)際的生產(chǎn)成本也非常低，在煙氣脫硫處理中被廣泛的應(yīng)用進(jìn)來(lái)。將改性的活性炭應(yīng)用進(jìn)來(lái)，即活性炭纖維孔結(jié)構(gòu)，其本身具備微孔直徑非常大和總孔體積非常大的特點(diǎn)，在讀空氣進(jìn)行干燥的過(guò)程中，可以對(duì)二氧化硫進(jìn)行最大化的吸附。

（二）活性炭去除揮發(fā)性有機(jī)物

所謂揮發(fā)性有機(jī)化合物，其主要就是指實(shí)際的蒸氣壓相對(duì)較高，而且處于一種常溫常壓狀態(tài)下，非常容易揮發(fā)的一類(lèi)有機(jī)化合物。不但有乙醛、甲醛、笨等，還有甲硫醇、乙醇、甲苯、二甲苯等。將固體有機(jī)廢棄物的熱解物為實(shí)際的原料應(yīng)用進(jìn)來(lái)，對(duì)廢棄物基活性炭進(jìn)行制作，基于實(shí)驗(yàn)室的條件背景，對(duì)于活性炭對(duì)于甲苯的吸附效果進(jìn)行研究，與此同時(shí)，還要將商業(yè)活性炭應(yīng)用進(jìn)來(lái)，進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，廢棄物基活性炭可以更好的吸附甲苯，而且實(shí)際的生產(chǎn)成本卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于商業(yè)活性炭。

（三）活性炭去除燃煤煙氣中的汞

活性炭不但可以對(duì)燃煤煙氣中的有害硫化物質(zhì)進(jìn)行吸附，還可以對(duì)燃煤煙氣中的有毒汞蒸汽進(jìn)行吸附。將不同溫度下滲硫以及浸漬的方法應(yīng)用進(jìn)來(lái)，改性活性炭，可以將三種高校的改性活性炭吸附劑篩選出來(lái)，與原本的活性炭吸附劑對(duì)比，改性活性炭吸附劑可以極大程度的吸附汞蒸氣，整體的吸附能力得到了極大程度的提高，與此同時(shí)，增加了有效吸附的時(shí)間，降低了穿透率。對(duì)于改良之后的活性炭而言，不但在進(jìn)行吸附的過(guò)程中，存在物理吸附過(guò)程，還發(fā)生了相應(yīng)的化學(xué)吸附。

結(jié)語(yǔ)：總而言之，本篇文章主要對(duì)活性炭改性方法及其在大氣污染防治中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了深入的分析和探討。對(duì)于活性炭而言，其本身不但具備吸附機(jī)理，還具備物理結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，因此，改造其實(shí)際的孔隙空間，對(duì)活性炭的比表面積進(jìn)行擴(kuò)大等，進(jìn)行物理改造，與此同時(shí)，又以被吸附物質(zhì)的特點(diǎn)為依據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)改造，可以使改性之后的活性炭吸附能力大幅度的提升上來(lái)，進(jìn)而使大氣污染防治的效果得到最大化的提升。基于改造之后的活性炭，不但可以對(duì)廢棄物燃燒過(guò)程中釋放的有害氣體進(jìn)行全面的吸附，還可以對(duì)燃煤煙氣以及機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣進(jìn)行全面的吸附，同時(shí)去除污染大氣的硫化物，使大氣得到根本性的凈化。以總體的角度來(lái)分析，活性炭的應(yīng)用前景非常廣闊，因此，相關(guān)的研究學(xué)者必須要進(jìn)行更加深入的研究和分析，將更加經(jīng)濟(jì)且適用范圍非常廣的改性活性炭研制出來(lái)，使大氣污染防治效果得到根本性的提升，符合可持續(xù)發(fā)展理念。