不同品種活性炭材料的研究

1、高比表面積活性炭

高比表面積活性炭由于具有比表面積高（大于2500m²/g），微孔分布集中且吸附性能優(yōu)等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、催化、氣體分離及儲存雙電層電容器等領(lǐng)域。研究表明含Na和K的堿金屬化合物可促進(jìn)生成微孔發(fā)達(dá)高比表面積活性炭。這種促進(jìn)機理在于（以KOH為例） ：部分KOH與原料反應(yīng)生成K₂CO₃和K₂O；另一部分KOH在溫度達(dá)到500℃時就可發(fā)生脫水反應(yīng)生成K₂O，這些含鉀化合物對碳的氣化有催化作用。此外，金屬鉀的沸點（762℃）低于活化溫度（850℃），在活化階段鉀蒸氣在碳骨架中擴散，可促進(jìn)新微孔的生成，導(dǎo)致活性炭比表面積大大增加。

2、活性炭纖維

活性炭纖維克服了粉狀活性炭、粒狀活性炭的缺點，成為三代活性炭吸附材料。活性炭纖維直徑細(xì)，與被吸附質(zhì)的接觸面積大增加了吸附幾率，孔徑分布窄，材料的孔徑大小可以通過調(diào)整工藝參數(shù)進(jìn)行控制，而且漏損小、濾阻小、體積密度小易制作，輕而小型化設(shè)備。基于以上優(yōu)點活性炭纖維已廣泛應(yīng)用于空氣凈化、冰箱的除異味、氣體凈制、有機溶劑回收、工業(yè)有機廢水的處理、催化劑或催化劑載體。

現(xiàn)在活性炭纖維的研究熱點已經(jīng)從制備表征和吸附性能的研究轉(zhuǎn)移到具有新結(jié)構(gòu)和功能性活性炭纖維研發(fā)，具有代表的是活性炭纖維的功能化和中孔活性炭纖維的開發(fā)。功能化的主要途徑是改變形態(tài)，改變結(jié)構(gòu)，碳合金化（化學(xué)改性）；中孔活性炭纖維主要研究孔徑的調(diào)控方法，目前有重復(fù)活化、催化活化、界面活化、混合聚合物炭化、鑄型炭化等。

3、活性炭微球

瀝青類化合物熱處理時發(fā)生熱縮聚反應(yīng)生成各向異性的中間相小球體，將其分離制成微米級的中間相炭微球。再將其表面活化制成吸附劑，有一般活性炭不可比擬的高強度、高比表面積、強吸附能力。日本大阪煤氣公司用KOH/NaOH活化中間相炭微球得到微孔活性炭微球，比表面積為3000-4600m²/g。有人用KOH作活化劑制備出中孔型活性炭微球，具有高含量的中孔孔容，是一種理想的雙電層電容器電極材料。

4、活性炭分子篩

炭分子篩是孔徑分布窄而均勻的具有分子篩性能的活性炭，它的孔隙以微孔為主，孔徑分布集中在0.3-1.0nm的狹窄范圍，微孔入口形狀為狹縫平板形。炭分子篩在空氣制氮、催化、食品、衛(wèi)生、焦?fàn)t氣中氮氣回收、H₂和CH₄的分離、色譜柱填料等方面得到廣泛應(yīng)用。由于炭分子篩具有活性炭和分子篩的雙重功能，分子篩產(chǎn)品的開發(fā)和研制成為活性炭工業(yè)最活躍的領(lǐng)域之一。目前制得的炭分子篩微孔不夠均勻，微孔容積較低，今后將開發(fā)孔分布曲線更尖銳的單分散型和微孔容積更大的制品。

5、添載活性炭

活性炭對沸點低、分子量小的氣體以及氨氣、硫化氫、胺類、硫醇及甲硫醚等惡臭物質(zhì)吸附性能差，如果在其上添加化學(xué)藥品或過渡金屬的鹽類可提高其吸附能力。如浸漬法使活性炭上添加CuCl₂和PbCl₃后可使吸附CO的量提高8倍和20倍；添加不揮發(fā)的磷酸、硫酸等無機酸或蘋果酸等有機酸，可使氨或胺與添加的酸反應(yīng)吸存于細(xì)孔中。煙氣中的SO₂對大氣造成嚴(yán)重污染，添載活性炭能起到良好的脫除效果，Klinik等將金屬離子Co、Ni、Mg和Ⅴ的化合物通過離子交換或絡(luò)合方式引入到煤表面，然后對其進(jìn)行炭化。研究發(fā)現(xiàn)，添載金屬的類型和添載量對SO₂吸脫附性能有很大影響。另外，添載活性炭的催化性能提高。如添加溴的活性炭可作為強催化劑氧化甲硫醚、二硫甲烷等。

6、生物活性炭

生物活性炭（BAC）是指水處理過程中，有意識地助長粒狀活性炭吸附的好氧生物活性的處理工藝，利用活性炭吸附的同時還利用微生物分解機能進(jìn)行凈化。與臭氧處理配合可用于凈水的高度處理，在這種場合除去有害物質(zhì)要靠活性炭的吸附作用，微生物具有讓活性炭的吸附效果持續(xù)進(jìn)行的機能。在廢水處理中使用生物活性炭，因為廢水中含有的有機物質(zhì)污染負(fù)荷大，可以認(rèn)為主要依靠微生物的分解作用，活性炭的作用重點在于穩(wěn)定微生物的生息環(huán)境。把生物活性炭作為脫臭材料使用，不添加各種金屬鹽之類化學(xué)藥品，就提高它的性能，而且具有處理多種多樣臭氣成分的可能。