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　　正戊烷類的揮發(fā)性有機(jī)化合物來(lái)自樹(shù)脂，顏料，油漆，油，染料，化妝品和清潔產(chǎn)品配方中的溶劑成分，是構(gòu)成汽油的碳?xì)浠衔锏囊徊糠?。VOCs中包括烷烴，烯烴，醇類，醛類，醚類和羧酸類，當(dāng)它們被分解成試劑時(shí)，它們與大氣中的其他雜質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生臭氧，臭氧是光化學(xué)煙霧形成的前體。因?yàn)槌粞跏菢?biāo)準(zhǔn)污染物所以有去除的必要。這次我們研發(fā)了幾種改性活性炭，并使用X射線評(píng)估衍射和多孔結(jié)構(gòu)的分析來(lái)測(cè)試幾種活性炭的化學(xué)表面，以及堆疊的炭結(jié)構(gòu)的對(duì)正戊烷吸附容量的影響。

　　活性炭是在工業(yè)中常用的材料，大多用于治理水污染和氣體污染。活性炭的吸附能力與其多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)表面有關(guān)。所以我們這次從活性炭的化學(xué)表面入手研發(fā)了幾款活性炭產(chǎn)品，分別通過(guò)在中等溫度下用65%的硝酸溶液和85%的磷酸溶液浸漬來(lái)改性活性炭，這些通過(guò)分別增加酸基團(tuán)數(shù)和磷酸基團(tuán)交聯(lián)來(lái)改變活性炭的表面化學(xué)和多孔結(jié)構(gòu)。用硝酸處理過(guò)的活性炭已提交給回流在濃溶液的氫氧化銨，以引入氮?dú)馔ㄟ^(guò)形成活性炭結(jié)構(gòu)的雜原子的酰胺，胺吡啶，吡咯和季氮基團(tuán)等。另外，原始活性炭在氮?dú)夥罩性谌N不同溫度下碳化，以減少表面上的氧化基團(tuán)含量。再經(jīng)過(guò)儀器分析來(lái)處理我們想要的這些活性炭的晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)確定晶體結(jié)構(gòu)的變化如何與正戊烷的吸附關(guān)系。

　　測(cè)試正戊烷吸附的方法

　　活性炭吸附正戊烷是在實(shí)驗(yàn)室中建立的分選計(jì)中進(jìn)行的(圖1)，其基于容量法操作。最初，活性炭樣品脫氣至5.65×10-3 mbar。對(duì)于正戊烷吸附，將其在平衡罐中以70℃中進(jìn)行氣相加熱。隨后，通過(guò)打開(kāi)將平衡罐和電池與樣品連接的閥門，將氣相中的正戊烷注入樣品架中的活性炭上。吸附的正戊烷的量由每次注入后獲得的初始?jí)毫蛪毫ζ胶庵g的差值確定。在活性炭上進(jìn)行正戊烷吸附直至正戊烷在操作溫度下的飽和壓力。

　　活性炭的結(jié)構(gòu)分析

　　使用X射線衍射對(duì)活性炭微觀結(jié)構(gòu)分析，確定從在20°和30°2θ之間觀察到的衍射峰堆疊的芳族層的數(shù)量，其對(duì)應(yīng)于活性炭的平面c1c中的002反射。紋理分析中圖2顯示了樣品活性炭，硝酸浸漬活性炭，800度炭化后的活性炭和1000度炭化后的活性炭的N2在77K的吸附等溫線。在這里，可以看出所有的活性炭對(duì)應(yīng)于微孔固體，具有小的磁滯回線，相對(duì)壓力高于0.35，表明由于兩者之間的差異。

　　值得注意的是，在碳化樣品在800度和1000度的情況下，微孔體積和表觀積S BET均增加，這表明碳化允許進(jìn)入被封閉的微孔結(jié)構(gòu)，而在較高溫度下的碳化會(huì)導(dǎo)致表面積和多孔結(jié)構(gòu)的損失，這可從這兩種活性炭吸附劑獲得的值得到證明。

　　活性炭的吸附性能

　　正戊烷在不同活性炭上的吸附等溫線如圖3所示。需要說(shuō)明的是，吸附的正戊烷量與低壓相對(duì)壓力值小于0.1時(shí)的壓力成比例地增加。在相對(duì)壓力值在0.1和0.4之間時(shí)，等溫線相對(duì)于相對(duì)壓力軸是凹的，表明正戊烷單層吸附達(dá)到其最大點(diǎn)，并且高于該壓力，吸附的增加低于相對(duì)壓力增加。這種行為已經(jīng)被不同的模型描述，其中Langmuir是常用的模型之一。這意味著最大吸附對(duì)應(yīng)于飽和單層吸附質(zhì)分子吸附在表面上的特定位置，在這方面，所有站點(diǎn)都在能量上相當(dāng)。

　　圖4中顯示的SEM圖像顯示用HNO 3和NH 4 OH進(jìn)行的改性對(duì)活性炭表面具有腐蝕作用，這在活性炭樣品的無(wú)定形結(jié)構(gòu)的外觀中得到證實(shí)。在1000度炭化的活性炭樣品圖像中，可以觀察到碳化有利于有序結(jié)構(gòu)的增加，這與上面顯示的X射線衍射分析獲得的結(jié)果一致。

　　根據(jù)上面的一系列測(cè)試可以得出結(jié)論，浸漬的活性炭到中等溫度的濃縮溶液硝酸與磷酸和回流用預(yù)氧化樣品的濃縮的氫氧化銨溶液，以及800、900和1000℃的碳化溫度，改變了無(wú)定形結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)，孔隙率，表面積和活性炭的正戊烷吸附能力。用磷酸溶液浸漬通過(guò)活性炭表面上的磷酸酯基團(tuán)的交聯(lián)堆積N而產(chǎn)生芳香族層數(shù)的增加。因此，結(jié)晶結(jié)構(gòu)，表面積和吸附正戊烷的能力增加。所以這種改性活性炭比較合適用于正戊烷的吸附。