【正文】 個(gè)米粒大小的活性炭顆粒中，微孔的內(nèi)表面積可能相當(dāng)于一個(gè)客廳面積的大小。一般將活性炭的孔徑分為三類(lèi)①微孔（孔徑小于30A）, ②中孔(孔徑30～1000A),③大孔(孔徑大于1000A)?；钚蕴勘砻娴幕瘜W(xué)性質(zhì)也影響活性炭的吸附性能。吸附質(zhì)分子的空間排列和化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)影響活性炭的吸附，一般活性炭對(duì)溶解性有機(jī)物吸附的最佳范圍為分子量大小在1A～1000A之間, 超出活性炭孔徑的有機(jī)物不能被吸附。由于活性炭是一種疏水性物質(zhì), 因此水中溶解度愈小的物質(zhì)越易被吸附。用活性炭取代不僅具有不易產(chǎn)生黑色粉末、壓力損失小、水流速度快等特點(diǎn)，還可以用銀離子進(jìn)行處理或者利用它的導(dǎo)電性制成殺菌性活性炭。但在實(shí)際空氣中的濃度為80100g活性炭具有分解臭氧的能力，可用于辦公設(shè)備的臭氧脫除，在復(fù)印機(jī)中配置著吸臭氧的吸附分解部件，利用活性炭的低密度和對(duì)臭氧吸附分解；活性炭并對(duì)3，4苯并芘有特殊的吸附能力，對(duì)煙堿的吸附率高可用于室內(nèi)的空氣凈化，如用于空氣凈化器等；在工業(yè)中可開(kāi)發(fā)用于有害有毒氣體的吸附，活性炭可用于活性炭氈替代防毒面具和防毒消防頭盔，可提高過(guò)濾效率，使其體積小和輕量化。曾漢民等【3】利用活性炭的氧化還原功能，認(rèn)為其對(duì)Au3+、Ag+、Pd4+等貴金屬離子有較好的氧還吸附性能，它能吸附大量高電位的離子，并將其還原為單質(zhì)金屬或低氧化態(tài)離子，而且所得金屬呈納米狀態(tài)負(fù)載于活性炭上，從而將貴金屬回收、分離和再利用。 電子工業(yè)領(lǐng)域利用活性炭的比表面積大、孔徑適中和導(dǎo)電特點(diǎn)，可用于制造電池產(chǎn)品的部件；可用于生產(chǎn)高效小型電容器，特別是雙層電容器，容量是普通鋁電解電容器的100萬(wàn)倍；可用于IC、LSI 及超LSI 的小型存貯永久性電源， 避免因停電等事故而給計(jì)算機(jī)帶來(lái)的不可估量的損失；還可開(kāi)發(fā)用于大電流放電的雙層電子電容器；在電子和能源方面可用于制造高性能的電容、電池的電極等。用活性炭制作的負(fù)載型催化劑，可用于化工反應(yīng)體系、冶金、選礦的廢氣治理及汽車(chē)尾氣治理等。特別是近十幾年來(lái)，由于環(huán)境、資源、價(jià)格等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外一直在大力研究開(kāi)發(fā)以煤炭為原料制備不同用途活性炭。其中椰子殼和核桃殼最優(yōu)，通常果殼經(jīng)初步炭化，再用水蒸氣活化，所得到的活性炭具有較高的強(qiáng)度和極精細(xì)的微孔，這種活性炭主要用于防毒保護(hù)上。 礦物類(lèi)原料(1)煤炭類(lèi)目前用于制備活性炭的煤種主要是某些煙煤、優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤、褐煤等。利用這些廢棄物中的寶貴碳資源制成活性炭將有可能進(jìn)一步降低成本，獲得在環(huán)保和化工生產(chǎn)中大量需求的高效吸附劑和催化劑，如利用碳和硅、鋁成分共存的特點(diǎn)制備硅膠復(fù)合吸附劑。特別值得關(guān)注的是石油焦作為石油加工副產(chǎn)物量大價(jià)低，且含碳量高達(dá)80％以上，揮發(fā)分一般在10％左右，雜質(zhì)含量低，能制得高收率、低雜質(zhì)、高比表面積的活性炭。今后要開(kāi)發(fā)適宜工業(yè)化應(yīng)用的石油焦生產(chǎn)的新技術(shù)，進(jìn)一步提高石焦的附加值，拓寬活性炭的原料來(lái)源。2O世紀(jì)8O年代，有人研究了以有機(jī)樹(shù)脂(樹(shù)脂前驅(qū)體如苯乙烯一二乙烯苯共聚物，聚偏二氯乙烯，聚丙烯脂等)為原料合成活性炭【9】，這種活性炭純度高，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于普通煤質(zhì)活性炭，并具有孔徑分布可控的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；粒狀酚醛樹(shù)脂是制造高性能活性炭的好原料，用它生產(chǎn)的活性炭具有獨(dú)特的微細(xì)孔，經(jīng)表面處理，可用于電池電極材料、凈水器、氮?dú)獍l(fā)生裝置用炭分子篩等方面【10】。但是用廢輪胎生產(chǎn)活性炭也存在著一系列問(wèn)題，輪胎進(jìn)行炭化處理時(shí)，橡膠成分氣化而炭黑幾乎全保留在炭化產(chǎn)物中。(2)除塵灰除塵灰是鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放的大量粉塵和副產(chǎn)品，量大且粒度極細(xì)，主要成分是鐵和碳，還有少量的鈣、鎂、硅、鋁的氧化物。以除塵灰分離炭粉為原料制備活性炭，一個(gè)主要問(wèn)題是降低灰分。所制得的活性炭由于灰分含量大，吸附能力只有市售活性炭的1／6左右，為提高吸附性能，將導(dǎo)致成本的增加和活性炭得率的降低幢【16】。物理活化反應(yīng)實(shí)質(zhì)是活化氣體與含碳材料內(nèi)部“活性點(diǎn)”上碳原子反應(yīng)，通過(guò)開(kāi)孔、擴(kuò)孔和創(chuàng)造新孔而形成豐富的微孔【】。 化學(xué)活化法化學(xué)活化法是將原料與化學(xué)試劑(活化劑)按一定比例混合浸漬一段時(shí)間后，在惰性氣體保護(hù)下將炭化和活化同時(shí)進(jìn)行的一種制備方式，實(shí)質(zhì)是化學(xué)試劑鑲嵌入炭顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)中作用而開(kāi)創(chuàng)出豐富的微孔。但同時(shí)也存在(1)活化劑成本高(2)腐蝕設(shè)備(3)污染環(huán)境(4)產(chǎn)品殘留活化劑，應(yīng)用受到限制，需進(jìn)一步處理等缺點(diǎn)【20】?？刂苹罨瘎┯昧考吧郎刂贫龋煽刂苹钚蕴康目捉Y(jié)構(gòu)。(2)在焙燒過(guò)程中活化并刻蝕煤中的碳，形成活性炭特有的多孑L結(jié)構(gòu)，主要反應(yīng)為【】4KOH+C→K2CO3+K2O+2H2同時(shí)考慮到KOH，KCO的高溫分解及炭的還原性，推測(cè)伴有如下反應(yīng)：2KOH→K2O+H2OK2CO3→K2O+CO2由上述反應(yīng)可知，活化過(guò)程中，一方面通過(guò)KOH與碳反應(yīng)生成K2CO3而發(fā)展孔隙【26】，同時(shí)K2CO3分解產(chǎn)生的K20和CO也能夠幫助發(fā)展微孔,促進(jìn)孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展【27】。一般來(lái)說(shuō)，采用先進(jìn)行化學(xué)活化再進(jìn)行物理活化可成功地獲得微孔非常豐富的活性炭。由于活性炭的吸附性能與孔徑和吸附質(zhì)分子直徑的比值有很大的關(guān)系，當(dāng)孔徑和吸附質(zhì)分子直徑的比值為2一l0時(shí)【31】，活性炭的吸附性能最佳。Marsh和Rand等人在聚呋哺甲醇中摻入Fe或Ni微粒后用二氧化碳活化，制成中孔發(fā)達(dá)的活性炭纖維。富碳基體問(wèn)的內(nèi)應(yīng)力大于界面結(jié)合強(qiáng)度時(shí)界面出現(xiàn)裂紋，這些裂紋使活化分子易于通過(guò)進(jìn)而形成中孔。Kamegawa和Yoshidat【34】利用硅膠微粒作為模板，制得比表面積為1100 2000m2／g，孔徑為1—10nm，并集中在2nm的窄孔徑分布的活性炭。現(xiàn)在所利用的形成孔隙的聚合物由于熱解形成孔隙而不能回收利用，將來(lái)可采用不進(jìn)行熱解而使用蒸發(fā)的孔隙形成劑考慮對(duì)它回收利用，還可以考慮縮短不融化處理時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)性。在含鉻電鍍廢水中，含有大量Cr(VI)，如不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染人類(lèi)賴以生存的環(huán)境。劉曉明【38】論述了利用活性炭吸附法處理含Gr(Ⅵ)電鍍廢水方法，通過(guò)試驗(yàn)找出了最佳吸附條件，確定了吸附劑的用量，吸附時(shí)間以及溶液pH值對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響，得出了活性炭對(duì)Gr(Ⅵ)的吸附等溫線。汞對(duì)人體有嚴(yán)重的毒害作用， 其中甲基汞在人體腦組織內(nèi)積累，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，破壞神經(jīng)功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。如某電解工廠的廢水中汞濃度為5 mg／L～10 mg/L，處理時(shí)先加入硫酸亞鐵和硫化鈉進(jìn)行反應(yīng)，在沉淀槽中分離沉淀后，／L～ mg／L，然后再通過(guò)粒狀活性炭槽，／L～／L。研究表明，／／L，當(dāng)pH=10時(shí)， 二硫化碳體系的處理效果最佳【41】。木冠南等用氧化處理過(guò)的活性炭吸附Cd2+,經(jīng)氧化處理后的活性炭對(duì)Cd2 +升有較強(qiáng)的吸附作用,其吸附方式可能是以靜電吸附行為為主,各種表面活性劑均影響氧化活性炭對(duì)Cd2+的吸附,陰離子表面活性劑SDS 在濃度小于CMC 時(shí)能大大增加Ca2+，的吸附量,陽(yáng)離子表面活性劑能大大增加Cd2+的吸附量,非離子表面活性劑則略微降低的Cd2 +吸附量。對(duì)于鎘離子初始質(zhì)量濃度為15 mg/L的吸附溶液,最佳臭氧化時(shí)間為30min,最佳吸附時(shí)間為1h, mg/L。氧化改性后ACF 在較寬的pH值范圍內(nèi)保持著對(duì)鉛離子較高的吸附性能。張建策【45】以Pb2+為例,對(duì)活性炭去除水中重金屬的性能與機(jī)理進(jìn)行了探討,并研究了水中Ca2+的存在對(duì)活性炭吸附重金屬的影響,實(shí)驗(yàn)表明:經(jīng)硝酸深度氧化的活性炭可顯著增加Pb2+吸附量,水中的Ca2+和Mg2+對(duì)吸附影響不大。活性炭巨大的比表面積使其能有效地去除廢水的色度。7 活性炭復(fù)合吸附劑的研究進(jìn)展甘禮華，劉明賢，張霄英，陳龍武【49】通過(guò)浸漬法將摻鐵Ti02溶膠負(fù)載到活性炭上制備摻鐵Ti02一活性炭復(fù)合光催化劑材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)特征、吸附特性、可見(jiàn)光光催化活性和再生性能進(jìn)行研究．結(jié)果表明，摻鐵Ti02一活性炭復(fù)合材料具有很大的比表面積，對(duì)有機(jī)污染物具有優(yōu)越的吸附性能，而其比表面積則隨著摻鐵Ti02一活性炭的質(zhì)量比的增大而逐漸減?。诳梢?jiàn)光下，復(fù)合光催化劑材料由于Fe3+的引入Ti02中，對(duì)亞甲基藍(lán)溶液具有高的光催化活性，其中經(jīng)過(guò)500℃熱處理的載鈦量為5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的復(fù)合光催化劑材料的光催化活性最佳．復(fù)合光催化劑具有優(yōu)越的再生性能，經(jīng)再生處理可多次重復(fù)使用。8 國(guó)內(nèi)外活性炭應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì) 美國(guó)美國(guó)活性炭進(jìn)口市場(chǎng)對(duì)中國(guó)活性炭產(chǎn)業(yè)具有十分重要的影響,從上世紀(jì)80年代末開(kāi)始至今,中國(guó)一直是美國(guó)第一活性炭進(jìn)口來(lái)源國(guó),主要輸出中、低檔活性炭品種。美國(guó)的活性炭公司都是一些大的聯(lián)合企業(yè),生產(chǎn)能力大,企業(yè)實(shí)力雄厚,有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 西歐歐洲市場(chǎng)也是中國(guó)傳統(tǒng)的活性炭出口地,西歐地區(qū)主要有5大活性炭生產(chǎn)企業(yè),2006年活性炭生產(chǎn)能力達(dá)到818萬(wàn)t,其中最大的Norit公司年生產(chǎn)能力為416萬(wàn)t,占西歐整個(gè)活性炭生產(chǎn)能力的52%。主要進(jìn)口國(guó)是中國(guó),其次是菲律賓和斯里蘭卡,出口國(guó)主要是東歐及遠(yuǎn)東國(guó)家。可以預(yù)測(cè),在21世紀(jì)的前10年,發(fā)達(dá)國(guó)家活性炭需求會(huì)是一個(gè)穩(wěn)步小幅增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),中國(guó)大量的中、低檔活性炭就有了填補(bǔ)這部分市場(chǎng)空白的機(jī)會(huì)。根據(jù)活性炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和內(nèi)外部環(huán)境的變化,通過(guò)科技創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使活性炭產(chǎn)業(yè)步入經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)“三贏”的可持續(xù)發(fā)展之路。單種煤生產(chǎn)活性炭是中國(guó)最早開(kāi)發(fā)的一種生產(chǎn)工藝,但受原料煤性質(zhì)的限制,活性炭產(chǎn)品性能很難大幅度提高。在活性炭生產(chǎn)用原料煤處理方面,中國(guó)正在研究開(kāi)發(fā)煤的深度脫灰技術(shù)、新型成型技術(shù)。近十幾年來(lái)中國(guó)活性炭工業(yè)雖然有了很大發(fā)展,但和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比,在產(chǎn)品質(zhì)量、品種方面仍存在許多問(wèn)題。因此,中國(guó)活性炭行業(yè)急需提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量,增強(qiáng)活性炭產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力【57】 。例如,如何降低活性炭生產(chǎn)成本、優(yōu)化生產(chǎn)工藝,及針對(duì)不同的用途進(jìn)行活性炭的表面改性,創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)活性炭的新用途等。對(duì)制備復(fù)合吸附劑的主要工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)和Xray衍射（XRD）對(duì)碳微硅粉的形貌和形態(tài)進(jìn)行了表征，用X光電子能譜（XPS）和紅外吸收光譜(FTIR)對(duì)所制備復(fù)合吸附劑的表面化學(xué)特性進(jìn)行了表征，研究了復(fù)合吸附劑和微硅粉的N2吸附和脫附等溫線，并利用BET方法和BJH模型分析計(jì)算其比表面積和孔結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示該復(fù)合吸附劑的SBET達(dá)51m2/g，VBHH ，分別較微硅粉粉提高255%和136%。關(guān)鍵詞：蔗糖；微硅粉；復(fù)合吸附劑；吸附微硅粉是在冶煉硅鐵合金和工業(yè)硅時(shí)產(chǎn)生的SiO2和Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝沉淀而形成的一種超細(xì)硅質(zhì)粉末狀材料。世界各國(guó)對(duì)混凝土和耐火材料添加劑用微硅粉均有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其SBET和VBHH分別達(dá)51m2/g和 ，較微硅粉提高255%和136%。亞甲基藍(lán)在吸附前和吸附后的FTIR和熒光光譜比較顯示，亞甲基藍(lán)在該復(fù)合吸附劑表面的吸附主要以靜電吸附和氫鍵吸附等物理吸附為主。1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)試劑微硅粉（嘉峪關(guān)巨大冶煉有限公司提供，）。 碳微硅粉復(fù)合吸附劑的制備取數(shù)克蔗糖加適量水潤(rùn)濕，加少量98%硫酸攪拌并加入微硅粉，超聲15min。吸附劑的比表面積，孔結(jié)構(gòu)及孔容分別采用BET模型和BJH模型進(jìn)行分析計(jì)算。亞甲基藍(lán)初始濃度200mg/L,體積100ml，吸附時(shí)間為60min。 H2SO4用量對(duì)亞甲基藍(lán)吸附量的影響考察了H2SO4用量對(duì)亞甲基藍(lán)染料吸附量的影響?？梢?jiàn)在復(fù)合吸附劑表面主要存在元素為C、O、S及Si等元素。（CC鍵），=O類(lèi)官能團(tuán)，=O類(lèi)官能團(tuán)【58】。這與XPS分析的結(jié)果相一致[60]。(b)﹑（c）﹑(d)為復(fù)合吸附劑在不同放大倍數(shù)下的掃描電鏡圖。（a）微硅粉（X50000） （b）碳微硅粉（X30000）(c) 碳微硅粉(X100000) (d) 碳微硅粉(X3000) 微硅粉和碳微硅粉的SEM照片 微硅粉和碳微硅粉的XRD譜圖碳。在2θ角14?附近出現(xiàn)了明顯的石墨氧化衍射峰，說(shuō)明復(fù)合吸附劑中一部分碳被氧化，形成插層結(jié)構(gòu)。 微硅粉N2吸附等溫線及孔結(jié)構(gòu) 由微硅粉的N2氣吸附等溫線（）可知，微硅粉對(duì)氮?dú)獾奈诫S著相對(duì)壓力的增加吸附量不斷緩慢增加，在相對(duì)壓力P/PO，并無(wú)極限吸附量。微硅粉的N2吸附等溫線顯示，在相對(duì)較低壓力氮?dú)獾奈搅恳堰_(dá)較高值，其后隨著相對(duì)壓力的增加復(fù)合吸附劑對(duì)氮?dú)獾奈搅炕颈３植蛔?。其SBET達(dá)到51m2/g , m3/g，可以看出其比表面積和孔容分別是微硅粉的255%，136%。 幾種碳類(lèi)吸附劑吸附性能比較為檢驗(yàn)所制備復(fù)合吸附劑的吸附能力，比較了復(fù)合吸附劑，微硅粉，市售活性炭（AC）﹑超級(jí)活性炭(SC)﹑乙炔黑（BC）對(duì)亞甲基藍(lán)和Cr（Ⅵ）的吸附能力。： 復(fù)合吸附劑的制備機(jī)理為研究復(fù)合吸附劑對(duì)吸附亞甲基藍(lán)的吸附機(jī)理，考察了該復(fù)合吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)吸附前后的熒光發(fā)射光譜和FTIR譜圖， 。在吸附時(shí)，其正電荷中心可與復(fù)合吸附劑表面COOH基團(tuán)所解離出的COO根形成強(qiáng)力的靜電吸附。復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量隨pH值的增大而急劇減小證明了這一假設(shè)。其孔結(jié)構(gòu)以狹長(zhǎng)裂口型孔狀中孔結(jié)構(gòu)為主。（6） 碳微硅粉復(fù)合吸附劑吸附Cr（Ⅵ）前后的FTIR譜圖顯示，復(fù)合吸附劑對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附主要以氫鍵吸附為主。對(duì)亞甲基藍(lán)吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)采用擬一級(jí)和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了非線性擬合，其結(jié)果顯示該吸附過(guò)程更加符合擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。mol1H和S均大于0，說(shuō)明該吸附過(guò)程為吸熱過(guò)程，吸附過(guò)程中體系的混亂度增加。而如何使此類(lèi)染料廢水脫色為處理印染廢水的重要課題。碳微硅粉復(fù)合吸附劑作為一種新型吸附劑，其表面含有大量的含氧基團(tuán)對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附將有著獨(dú)特的效果。mol1H和S均大于0，說(shuō)明該吸附過(guò)程為吸熱過(guò)程，吸附過(guò)程中體系的混亂度增加1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)試劑亞甲基藍(lán)（MB，天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心）；磷酸二氫鉀（分析純，西安化學(xué)試劑廠）；磷酸氫二鈉（分析純，天津市巴斯夫化工有限公司）；氯化鈉（分析純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠）；氫氧化鈉（分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠），硫酸