活性碳纤维的化学改性.pdf

《活性碳纤维的化学改性.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第23卷第6期鞍山钢铁学院学报Vol.23No.62000年12月JournalofAnshanInstituteofI.&S.technologyDec.2000!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!活性碳纤维的化学改性高首山1，邓景屹2，刘文川2（1.鞍山钢铁学院数理系，辽宁鞍山114002；2.中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110015）摘要：通过对活性碳纤维的气相氧化和液相氧化处理，改变了活性碳纤维的表面酸性和极性，研究了化学改性

2、对活性碳纤维吸附性能的影响.结果表明，改性后的活性碳纤维对SO2的吸附能力明显增强.关键词：活性碳纤维；化学改性；吸附中图分类号：O647.33文献标识码：A文章编号：1000!1654（2000）06!0406!04活性碳纤维（ACF）比表面积大、吸附性能好、再生能力强.目前已能制成比表面高达4000m2／g的活性炭［1］，但仍然不能满足人们的需要.比表面积增大必然伴随着活化收率的降低，用现有的工艺不可能无限制地增大比表面积.为了更有效地挖掘活性碳纤维的潜力，使其具有更独特的吸附性能，采用化学改性处理是一种行之有效的方

3、法.活性碳纤维表面的不饱和键，以化学形式与其它原子和原子基团结合，构成独特的表面化学结构.在低于燃烧温度条件下，石墨微晶碳氧化生成的表面氧化物主要有羧基、酚烃基、内脂基、醌基等含氧官能团，还有含S，N，卤素等官能团［2，3］.对表面特性的研究表明，表面各种官能团及酸碱性与吸附平衡有着密切关系：表面酸性降低，对酸性及中性有机物的吸附能力降低，对碱性有机物的吸附能力增强［4］.1材料准备通过气相氧化和液相氧化可以增强活性碳纤维的表面酸性.气相氧化：活性碳纤维在空气中低温度（300-350C）下氧化，在表面产生含氧官能团，提高

4、亲水性和表面酸性；液相氧化：活性碳纤维与HNO3，H2SO4等酸性溶液发生氧化反应，引入含氧基团，随着酸液浓度的提高，活性碳纤维表面酸性增强.活性碳纤维与Cl，NH反应可以使表面由非极性转变为极性［5］23.经化学处理的样品编号及表面化学处理方法为：H———水蒸气活化法得到ACF，比表面积864m2／g；H———将H放入浓度为5%的010HNO3水溶液中浸泡10min，取出后在80C的恒温箱内烘干，使水与未与ACF表面反应结合的HNO3挥发掉；H———将H放入浓度10%的HNO水溶液中浸泡10min，取出后在80C恒温烘

5、干；H———2033将H放入加热炉内升温至350C，在空气中氧化10min后取出；H———将H放入加热炉内升温至040300C，通入少量氯气反应10min；H5———将H0放入加热炉中在氮气保护下升温至800C，通入NH310min，然后在氮气保护下降温.2活性碳纤维表面酸性对SO2吸附的影响!"#化学滴定法测定ACF表面酸性官能团用分析纯NaOH药剂配成0.1mol／L的标准氢氧化钠水溶液，分别称取化学处理前后的活收稿日期：2000-03-20.作者简介：高首山（1968-），男，辽宁朝阳人，讲师.第6期高首山，等：活

6、性碳纤维的化学改性·407·性碳纤维样品H，H，H，H各1g，放入4个带密封塞的锥形瓶中，在每个锥形瓶中加入25mL标准溶0123液，在振荡器上振荡1h后，静置24h，然后过滤.用0.1mol／L的盐酸标准溶液滴定滤液，测量浸泡前后NaOH溶液浓度的变化，计算出每克样品消耗NaOH的摩尔数，即为样品表面酸性官能团总量［1，3，4］.NaOH滤液的浓度C：V1C=C0（1）V式中，V为滴定用HCl标准液液的体积，L；V为氢氧化钠滤液体积，L；C为标准盐酸溶液的浓度，10mol／L.样品消耗的NaOH摩尔数11=V0C0~V

7、0C（2）式中，V为浸泡前NaOH标准溶液的体积，L.实验及计算结果见表1.0表1ACF表面酸性官能团的测定值样品H0H1H2H3-1C（NaOH）／mol·L0.0860.0810.0780.083NaOH消耗量，A／mol0.33730.46280.54390.4257表面酸性官能团摩尔浓度／mol·g-10.33730.46280.54390.4257用氢氧化钠中和滴定法测定的酸性官能团主要有羧基、内脂基和酚羟基基团，它们可能存在的形式O!为［5］：羧基-COOH，内脂基CO，酚羟基-OH.可以看出，经过化学处理后

8、，活性碳纤维表面的酸性官能团含量有不同程序的提高.!"!测定活性碳纤维的静态和动态吸附质量百分数静态吸附：将H，H，H，H的样品各1g放入SO纯气体容器中，保持SO气体压力不变，24h012322后，测定ACF的SO平衡吸附质量百分数，结果列于表2；动态吸附：SO恒定源的浓度为12mg／m3（是22一般环境SO浓度的