分類號(hào)： 密級(jí)： 專 業(yè) 學(xué) 位 研 究 生 學(xué) 位 論 文 論文題目（中文） 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I)、 V)和 U(吸附 研究 論文題目（外文） u( V) (on 究生姓名 學(xué)位類別 工程碩士專業(yè)學(xué)位 專 業(yè) 學(xué) 位 領(lǐng) 域 核能與核技術(shù)工程 學(xué)位級(jí)別 碩 士 校內(nèi) 導(dǎo)師姓名、職稱 教授 校外 導(dǎo)師 單位 、 姓名 論文工作起止年月 2010 年 9 月 至 2013 年 5 月 論 文 提 交 日 期 2013 年 5 月 論 文 答 辯 日 期 2013 年 5 月 學(xué) 位 授 予 日 期 校址：甘肅省蘭州市 原 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明：本人所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。學(xué)位論文中凡引用他人已 經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 日 期： 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬蘭州大學(xué)。 本人完全了解蘭州大學(xué)有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu) 送交論文的 紙質(zhì)版 和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)蘭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為蘭州大學(xué)。 本學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容： 可以公開 不宜公開，已在學(xué)位辦公室辦理保密申請(qǐng)，解密后適用本授權(quán)書。 （請(qǐng)?jiān)谝陨线x項(xiàng)內(nèi)選擇其中一項(xiàng)打“ ”） 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日 期： 日 期： i 目 錄 摘 要 . I . 一章 緒 論 . 1 言 . 1 納米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用 . 1 納米管的結(jié)構(gòu) . 2 納米管的性質(zhì) . 2 納米管吸附研究進(jìn)展 . 3 性炭的分 類、性質(zhì)及在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用 . 4 性炭的分類 . 4 性炭的性質(zhì) . 5 性炭吸附研究進(jìn)展 . 5 米管和活性炭的對(duì)比吸附研究進(jìn)展 . 7 究?jī)?nèi)容 . 8 第二章 氧化活性炭的制備和表征 . 10 驗(yàn)材料及儀器 . 10 驗(yàn)試劑 . 10 驗(yàn)儀器 . 10 性炭的純化 . 11 性炭的氧化 . 11 料表征 . 12 表面積的測(cè)定 . 12 立葉紅外光譜 (析 . 13 射線光電子能譜（ 析 . 14 描電子顯微鏡（ 析 . 16 章小結(jié) . 16 第三章 氧化活性炭上的吸附 . 17 驗(yàn)部分 . 17 溶液配制 . 17 外表征樣品制備 . 17 驗(yàn)方 法 . 17 果計(jì)算 . 18 衡吸附量 . 18 附等溫線模型 . 18 驗(yàn)結(jié)果與討論 . 19 吸附的影響 . 19 子強(qiáng)度對(duì) 吸附的影響 . 21 附等溫線 . 22 章小結(jié) . 23 第四章 U(氧化碳納米管和氧化活性炭上的吸附 . 24 驗(yàn)部分 . 24 液配制 . 24 外表征樣品準(zhǔn)備 . 24 驗(yàn)方法 . 24 (度的測(cè)量方法 . 25 驗(yàn)結(jié)果與討論 . 25 U( 吸附的影響 . 25 子強(qiáng)度對(duì) U( 吸附 的影響 . 27 附等溫線 . 27 U( 吸附 的影響 . 28 子強(qiáng)度對(duì) U( 吸附 的影響 . 29 ( 的吸附等溫線 . 30 章小結(jié) . 31 第五章 V)在碳納米管和活性炭上的吸附 .料制備和實(shí)驗(yàn)方法 . 32 料制備 . 32 驗(yàn)方法 . 32 h(度的 測(cè)量方法 . 33 驗(yàn)結(jié)果與討論 . 33 吸附的影響 . 33 V)在 吸附的影響 . 35 子強(qiáng)度對(duì) V)在 吸附的影響 . 35 h( 的吸附等溫線 . 36 章小結(jié) . 37 第六章 I)在碳納米管和活性炭上的吸附 .驗(yàn)部分 . 38 液配制 . 38 外表征樣品制備 . 38 附實(shí)驗(yàn) . 38 量方法 . 39 驗(yàn)結(jié)果與討論 . 39 I)在 吸附的影響 . 39 子強(qiáng)度對(duì) I)在 吸附的影響 . 41 u( 的吸附等溫線 . 42 A 的影響 . 43 章小結(jié) . 45 參考文獻(xiàn) . 謝 .I 摘 要 碳納米 管具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在眾多領(lǐng)域中具有 良好的應(yīng)用前景。許多研究發(fā)現(xiàn)，氧化碳納米管對(duì) 重 金屬離子具有強(qiáng)烈的吸附作用，有望應(yīng)用于放射性 廢 液 的處理。氧化碳納米管對(duì) 重 金屬離子的吸附作用是否與其獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)有關(guān)是一個(gè)很有意義的問(wèn)題，因?yàn)橛醒芯勘砻?，相同條件下 氧化 碳納米管比 氧化 活性炭的吸附容量高。 采用硝酸 氧化的方法制備了氧化活性炭 （ ， 用 紅外光譜（ 和 對(duì) 行了 表征。 結(jié)果表明： 氧化增加 了 面含氧基團(tuán)； 但 氧化后活性炭的比表面積 、 孔體積和孔徑均有所減小。 采 用批式法研究了 I)、 、 V)和 U( 氧化活性炭和氧化碳納米管 上的吸附，考察了溶液 子強(qiáng)度 和濃度 的影響。 結(jié)果表明： 氧化程度對(duì) V)和 U( 的吸附有顯著影響 ； 吸附隨 增加而增加， 隨離子強(qiáng)度的增大而減小 ， 吸附比較符合 氧化活性炭對(duì) I)、 V)和 U(吸附容量均高于氧化碳納米管， I)、 V)和 U(吸附 均 有顯著影響， 三種金屬離子在 的 吸附隨離子強(qiáng)度的增大而減小， 而在 的吸附受離子強(qiáng)度的影響微弱 ； I)、 V)和 U(吸附均符合 型。 小時(shí)， 水楊酸（ 促進(jìn) I)的吸附， 但 隨著 大， 漸 抑制 I)的吸附。 上述研究結(jié)果表明，活性炭 對(duì) I)， V)和 U(吸附容量均高于氧化碳納米管。 關(guān)鍵詞： 氧化 多壁碳納米管 ， 氧化 活性炭 ， 吸附， I)， V)， U( a in of of to be to of on is to is a of It of by u( V) (as a of It a u( V) (u(pH of u(be u( V) (on pH of of u( V) (by of in u(at pH of at pH u( V) ( I), V), U(蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 1 第一章 緒 論 言 自從人類進(jìn)行工業(yè)革命后，人類的科學(xué)技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展， 特別是機(jī)器工業(yè)代替了傳統(tǒng)的手工業(yè) ，使得 金屬的應(yīng)用 幾乎涉 及了人們生活的各個(gè)方面，采礦業(yè)獲得了前 所未有的發(fā)展。 但是，不管是 含 金屬 礦物 的開采、冶煉、加工過(guò)程還是金屬的應(yīng)用過(guò)程中，都 不可避免的 產(chǎn)生一些污染物， 對(duì)我們的生活環(huán)境 造成 污染。近年來(lái)人們對(duì)重金屬污染更加 關(guān)注，重金屬污染主要表現(xiàn)為 水 體 污染， 其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。同時(shí)，重金屬不能 被生物降解，具有生物累積性，易通過(guò)食物鏈在人體 和動(dòng)物組織中富集。重金屬污染主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放的廢水， 如果 這些廢水 不經(jīng)處理直接排放將會(huì)嚴(yán)重污染人類賴以生存的地表水和地下水 以及土壤。因此通過(guò)選擇合適的吸附劑對(duì)廢水中的離子進(jìn)行吸附處理后再排放可以減小污染，而且 吸附過(guò)程結(jié)束后 ，將 吸附劑經(jīng)過(guò)一定處理可以解吸并重復(fù)利用 ， 解吸 的離子可以回收利用 。 另一方面，由于近年來(lái)傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng) 難以 滿足人類日益 增長(zhǎng)的能源需求 。核能 （目前主要是核裂變能） 作為一種安全、清潔、廉價(jià)的新型能源倍受人們 關(guān)注。但是 在涉及 核能利用 的整個(gè) 核燃料循環(huán)中 ，均 會(huì)產(chǎn)生放射性廢物， 備受關(guān)注的高放 廢物的處理和處置已經(jīng)成為核裂變能能否持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。大量的液體放射性廢物亟待處理，開發(fā)新型高效分離技術(shù)一直是放射化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 納米管的 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用 C 是人類最早接觸到的元素之一，也是人類最早利用的元素之一。它在地球上廣泛存在，其 構(gòu)成的 有機(jī)物是 所有 生命 體存在 的 基礎(chǔ) ，生物體內(nèi)大多數(shù)分子都含有碳元素。它獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和 豐富 多樣的形態(tài) 不斷被人類發(fā)現(xiàn)和利用 。人類最 早使用 碳材料 的記載 是公元前 3750 年埃及人和蘇美爾人使用 “木炭”，長(zhǎng)久以來(lái)木炭主要用于醫(yī)藥、過(guò)濾和凈化水。 13 世紀(jì)起人們開始使用焦炭用于冶金， 1773 年，舍勒發(fā)現(xiàn)了木炭的吸附作用。 到了 19 世紀(jì)，碳材料又作為導(dǎo)電材料用做電極、電弧碳棒等。 隨著富勒烯（ 碳納米管（ 新材料的發(fā)現(xiàn)及其在化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)和材料等領(lǐng)域的發(fā)展，碳材料得到了更多關(guān)注。 蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 2 納米管的結(jié)構(gòu) 1991 年，日本電子顯微鏡專家碳納米管 高分辨透射電子顯微鏡下檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，即碳納米管（ 一種管狀碳分子，管壁一般由六元環(huán)構(gòu)成，端帽部分由五元 環(huán)或六元環(huán)封閉而成。 以定義為將石墨烯片卷成無(wú)縫管狀時(shí)形成無(wú)缺陷的“單層”管狀物質(zhì)或?qū)⑵浒趦?nèi)，層疊而成的“多層”管狀物質(zhì) 1。按照石墨烯片的層數(shù)可以分為單壁碳納米管（ 多壁碳納米管（ 由一個(gè)碳原子通過(guò) 化與周圍三個(gè)碳原子完全鍵和形成的六邊形平面組成的圓柱面 2。 多個(gè)單層管同心套疊而成，直徑多為4上，最粗的甚至可以達(dá)到幾十納米，其在形成時(shí)，層與層之間很容易形成陷阱中心而捕獲各種缺陷，因此 面缺陷較多。而 徑較小，通常為 陷結(jié)構(gòu)不易形成。 結(jié)構(gòu)特征可以分為扶手椅形、鋸齒形和手性納米管三種。因?yàn)槎嗣辈糠纸Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致碳納米管管身并不是完全平直的，按其外觀形態(tài)可以分為直管形、碳納米管束和 Y 形等。 圖 單壁碳納米管 圖 多壁碳納米管 納米管的性質(zhì) 碳納米管因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)異的性能， 而且通過(guò)不同的制備及改性方法還可以改善它的各種性能，使 其在許多領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景，被譽(yù)為 21世紀(jì)最有發(fā)展前途的納米材料。 碳納米管 有優(yōu)良的力學(xué)性能， 它的抗拉強(qiáng)度高達(dá) 800 性模量可達(dá) ， 與金剛石相當(dāng)，約為鋼的 5 倍。碳納米管長(zhǎng)度一般為微米級(jí)，直徑為納米級(jí)，其長(zhǎng)度與直徑之比大于 1000，強(qiáng)度堪比金剛石，柔韌性良好， 而且 其重量輕，是理想的高強(qiáng)度纖維材料。 碳納米管還可 與金屬離子 4、無(wú)機(jī)非金屬 5、聚合物 6等制備納米復(fù)合材料。碳納米管的加入可以改善材料的催化性能、靈敏度、導(dǎo)電性、彈性模量等。 蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 3 碳納米管在某些條件下存在光致發(fā)光效應(yīng) 7。 研究了單根單壁碳納米管在近紅外區(qū)激發(fā)波長(zhǎng)為 457圍內(nèi)的光致發(fā)光現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)激發(fā)波長(zhǎng)強(qiáng)烈影響著單壁碳納米管的發(fā)光強(qiáng)度，但是這種光學(xué)性能是非線性的，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)在 800，單壁碳納米管的發(fā)光強(qiáng)度最大。 等人提出了碳納米管燈泡的概念，碳納米管燈泡發(fā)出的可能是冷光，且相同電壓下亮度更高，而且電阻隨溫度變化不明顯?；谔技{米管獨(dú)特的納米一維結(jié)構(gòu)和奇異的電學(xué)性質(zhì)，碳納米管還是一種很好的太陽(yáng)能電池材料，彭慧勝 10等人研制出一種新型能源器件“取向碳納米管纖維”，這是一種頭發(fā)絲一樣細(xì)的纖維狀太陽(yáng)能電池。 在將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的同時(shí)，還 能把能量存儲(chǔ)起來(lái)，首次在一根纖維上同時(shí)實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能。 碳納米管有良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率是銅的 10000 倍。碳納米管具有獨(dú)特的大離域鍵，可以和許多生物醫(yī)藥分子間形成較強(qiáng)的 ，使其在生物醫(yī)學(xué)方面有很大潛力。 . 1等人向癌細(xì)胞注射碳納米管，然后用無(wú)線電波對(duì)碳納米管加熱，成功殺死了癌細(xì)胞。日本專家近來(lái)研究用近紅外線照射加入碳納米管的癌細(xì)胞 10 24 小時(shí)后 45%癌細(xì)胞死亡，原理是碳納米管吸收近紅外線，釋放熱量和活性氧能殺死癌細(xì)胞。 納米管吸附研究進(jìn)展 由于碳納米管具有較高的比表面積和豐富的納米孔隙結(jié)構(gòu)、 很 高 的 熱穩(wěn)性和化學(xué)穩(wěn)定性 以 及表面很容易被修飾等特點(diǎn)， 其作為吸附材料有廣闊的應(yīng)用前景。 碳納米管的吸附 研究最早 與氣體吸附 有關(guān) ， 主要是氫氣存儲(chǔ) 的研究 。 1997年 2等人研究了 單壁碳納米管上的吸附， 發(fā)現(xiàn)含 壁碳納米管的吸附劑可吸附 5 10氫。陳萍 13等研究了用堿金屬處理后的多壁碳納米管對(duì) 吸附，室溫下，經(jīng)過(guò) K 處理后的多壁碳納米管儲(chǔ)氫量分別為 20 14 2001 年， O14等人首先用碳納米管吸附二噁英，發(fā)現(xiàn)碳納米管對(duì)二噁英的吸附效果要強(qiáng)于活性炭和 著對(duì)碳納米管研究的深入，我們開始關(guān)注 碳納米管對(duì) 水體中 重金屬離子 的吸附。 5研究了 碳納米管上的吸附，發(fā)現(xiàn)吸附量隨著 增加而增加， 型均可 很好的描述該吸附過(guò)程 。接著他 16還研究了 經(jīng) 化的碳納米管上的吸附 。 經(jīng)氧化處理，碳納米管的比表面積和孔容都有所增加，表面基團(tuán)數(shù)量增加，對(duì) 吸附能力也增強(qiáng) ，吸附容量由 1.1 mg/.6 mg/g（ 5.1 mg/g（ 11.0 mg/g（ 而且由于錳在碳納米管表面的沉積， 化的碳納米管 吸附能力最強(qiáng)。 7等 研究了 蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 4 多壁碳納米管上的吸附，結(jié)果表明 碳納米管的吸附有很大影響，且碳納米管與三種離子的親和力次序?yàn)?王祥科 18等研究了243碳納米管上的吸附， 結(jié)果表明： 243吸附受 響強(qiáng)烈且受離子強(qiáng)度影響微弱 ， 243碳納米管表面形成非常穩(wěn)定的配合物，化學(xué)吸附或化學(xué)配位是主要的吸附機(jī)理。他們還 研究了 I)19、 I)20 I)22、23、 I)24、 V)25、 V)26和 U(27等金屬離子在碳納米管上的吸附 ，并且均有很好的吸附效果。重金屬離子在 的吸附機(jī)理非常復(fù)雜，包括物理吸附、靜電相互作用、化學(xué)沉淀和金屬離子和 面基團(tuán)之間的化學(xué)作用，其中化學(xué) 作用是主要 吸附 機(jī)理 28。 9等研究了水中有機(jī)污染物 1, 2碳納米管上的吸附，發(fā)現(xiàn)吸附速度很快，約 40 可達(dá)到平衡，最大吸附量為 30 mg/g。 30研究了 1, 2果發(fā)現(xiàn)， 完美的單壁碳納米管之間的相互作用較弱，而當(dāng)單壁碳納米管表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，它們之間的相互作用會(huì)增強(qiáng)，同時(shí)共振拉曼實(shí)驗(yàn)也證明了這種相互作用。孫明禮 31等研究了水溶液中苯酚、對(duì)甲酚和對(duì)甲氧基苯酚在碳納米管上的吸附，結(jié)果表明：三種物質(zhì)在碳納米管上的吸附均符合 型 ，吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程，碳納米管對(duì)三種物質(zhì)的吸附能力順序依次為：對(duì) 甲氧基苯酚 對(duì)甲酚 苯酚，這是由三種酚類物質(zhì)分子與碳納米管之間的 決定的。 由于碳納米管 所 具有 的 優(yōu)點(diǎn)，碳納米管在吸附分離 方面的應(yīng)用非常廣泛，其對(duì)重金屬離子、 放射性核素、有機(jī)污染物等均有很好的吸附效果。但是碳納米管制備工藝比較復(fù)雜，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模工業(yè)廢水的處理。相比較而言，我們傳統(tǒng)使用的活性炭比表面積大，吸附能力強(qiáng)，且價(jià)格便宜， 在 大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用 方面更具有優(yōu)勢(shì) 。 性炭 的分類、性質(zhì)及在吸附領(lǐng)域的 應(yīng)用 性炭的分類 活性炭作為人造材料，最早由 明，其用金屬氯化物炭化植物原料或二氧化碳與炭化材料反應(yīng)制造出粉末活性炭 ，并首次用于工業(yè)生產(chǎn) 。 20 世紀(jì) 40 年代，自來(lái)水廠采用活性炭除臭。 第一次世界大戰(zhàn)中 ， 顆粒活性炭 被廣泛 用于防毒面具 的吸附材料。此后 活性炭的吸附和催化功能 逐漸得到開發(fā)和廣泛應(yīng)用。 在我國(guó)，活性炭在上世紀(jì) 70 年代主要用于制糖，藥用和味精工業(yè)；到了 80 年代，擴(kuò)展到水處理和環(huán)保行業(yè)； 90 年代開始了更加廣泛的應(yīng)用，擴(kuò)大蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 5 到溶劑回收、純化、空氣凈化、脫硫、催化 載體、半導(dǎo)體等領(lǐng)域 32。 活性炭是一種黑色粉末或者顆粒狀的無(wú)定形碳，根據(jù)國(guó)際純粹化學(xué)和應(yīng)用聯(lián)合會(huì) (定義，活性炭是炭在炭化時(shí)、炭化前、炭化后經(jīng)與氣體或化學(xué)品（如氯化鋅）作用而 增加吸附性能的多孔的炭 33。 由于原料來(lái)源、制造方法和外觀形狀的不同， 活性炭 又分為很多種類 。按原料可以分為木質(zhì)活性炭、獸骨活性炭、礦物質(zhì)原料活性炭等；按制造方法分為化學(xué)法活性炭、物理法活性炭和化學(xué) 物理法活性炭；按形狀分為粉末活性炭、顆?；钚蕴俊A柱形活性炭及球形活性炭 等；按材質(zhì)分為椰殼活性炭、果殼活性炭、木質(zhì)活性炭 和煤質(zhì)活性炭 ；按孔徑分 為 大孔（孔徑 1000）、過(guò)渡孔（孔徑 201000）和微孔（孔徑 20） 等。 性炭 的性質(zhì) 活性炭的主 要原料幾乎可以是所有富含碳的有機(jī)材料，如煤、木材、果殼、椰殼等。 將這些原材料經(jīng)過(guò)炭化、活化和后處理后得到成品活性炭。活化時(shí)容易將活性炭孔隙燒掉，使其表面結(jié)構(gòu)不完整，而產(chǎn)生缺陷，氧和其他雜原子會(huì)吸著于這些缺陷上形成活性炭的“活性中心”，因而使活性炭產(chǎn)生了各種吸附特性。 活性 炭可以 除去水中大部分有機(jī)污染物 34金屬離子 36， 也 可以有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨 基甲酸酯類殺蟲劑 37 還能吸附苯 39、苯酚 40、芳烴化合物 41和空氣中的有害氣體 42。 而且活性炭耐酸、耐堿、耐腐蝕，具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，廣泛用于水處理、溶劑回收、空氣凈化、液相吸附等領(lǐng)域。 活性炭在許多吸附過(guò)程中都伴有催化反應(yīng)，表現(xiàn)出催化的性質(zhì) ，而且活性炭比表面積大、吸附性能好， 因此也被經(jīng) 常用作催化劑 的 載體 。 例如 活性炭吸附被 催化氧化變成 用金屬負(fù)載活性炭處理吡啶硫酮鋅 (水 43。 活性炭經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，孔隙容易堵塞，失去吸附能力，而如果不經(jīng)處理直接丟 棄會(huì)造成資源浪費(fèi)和二次污染，因此對(duì)其進(jìn)行再生處理有一定必要性。 活性炭 再生是指用物理或化學(xué)在不破壞活性炭原有結(jié)構(gòu)的前提下，將吸附于活性炭上的吸附質(zhì)除去，恢復(fù)它的吸附性能，達(dá)到重復(fù)使用的目的。目前活性炭的再生技術(shù)已經(jīng)比較成熟，包括熱再生法、溶劑再生法、生物再生法、電化學(xué)再生法、濕法氧化再生法等。 再生方法的研究也有助于擴(kuò)大活性炭的使用范圍。 性炭吸附研究進(jìn)展 活性炭在廢氣和廢水處理方面的應(yīng)用潛力巨大，對(duì)重金屬離子 、放射性核素、有機(jī)污染物 及 工業(yè)廢氣均有很好的吸附效果。美國(guó)環(huán)保署 (飲用水標(biāo) 準(zhǔn)中 ， 64 項(xiàng)有機(jī)污染物指標(biāo)中 有 51 項(xiàng)將顆?；钚蕴?吸附 列為最有效技術(shù) 44。因此，蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 6 如何更有效地利用活性炭顯得更加重要。 活性炭的吸附主要取決于孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。 孔結(jié)構(gòu)主要是由活化過(guò)程決定，表面化學(xué)結(jié)構(gòu)包括酸性和堿性兩種。我們可以通過(guò)改性處理改變表面酸堿性，或者負(fù)載上一些其他離子，從而改變活性炭的吸附性能?；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)改性 方法 主要分為氧化改性、還原改性和負(fù)載雜原子 三種 。 （ 1） 氧化改性 圖 出的碳表面上可能的氧化基團(tuán) 49 活性炭在一定條件下用氧化劑進(jìn)行處理，以提高表面酸性 基團(tuán)的含量，增強(qiáng)親水性 。氧化改性 不利于呈疏水性的有機(jī)污染物的吸附 。 氧化改性的 活性炭表面存在含氧官能團(tuán) ，可能的結(jié)構(gòu) 見圖 用的氧化劑有 （ 。 5等用 化活性炭，增加了表面酸性基團(tuán)的數(shù)量，而 性炭 的氧化能力更強(qiáng)。 46研究了 化對(duì)活性炭表面結(jié)構(gòu)的影響， 化溫度低于 333 K 時(shí)，主要是中孔受到影響， 而 溫度為 363 K 時(shí)，微孔增多 但 中孔減少 ； 而 化 時(shí) ，活性炭表面結(jié)構(gòu) 受 溫度影響較小。范順利 47等人分別用 （ 果表明 ， 三種氧化劑都使 活性炭 表面酸性基團(tuán)增加，且 所得氧化活性炭 對(duì)鄰甲酚的吸附 均 減弱； 同時(shí)， 化使活性炭比表面積減小，而 （ 化增大了活性炭的比表面積。余梅芳 48用 8%、12%和 16%的 化活性炭，并研究對(duì) I)的吸附，結(jié)果表明 度越高，氧化效果越好，表面酸性基團(tuán)越多 ，對(duì) I)的吸附效果越好。 （ 2） 還原改性 蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 氧化碳納米管和氧化活性炭對(duì) I), V), U(吸附 7 活性炭在適當(dāng)條件下用還原劑進(jìn)行處理 ， 可以提高表面