活性炭改性方法及其在大气污染防治中的应用研究进展

刘文婷

（山西省运城市生态环境局夏县分局，山西 运城 044400）

前言：在当今世界上，最受欢迎且使用最为广泛的吸附剂之一就是活性炭，在对废气和废水的处理中，被大量的应用了进来。活性炭主要的组成成分就是石墨微晶组成的无定型碳，与石墨平整的层面结构相比，有很大的不同之处，活性炭具备多孔的特点。活性炭的来源也非常的丰富，以实际的活性炭前体材质为依据，可以分为几类，首先，就是木质活性炭，其次就是煤质活性炭，再次就是矿物质活性碳，最后就是果壳活性碳。而且实际的活性炭本身的吸附优势非常大，实际的微孔分布也非常广，因此，在当前各个领域中都将其应用了进来。

一、活性炭改性方法

（一）物理改性法

所谓物理改性法，主要就是指，将微波加热和高温碳化的方式应用进来，对活性炭材料中的大部分挥发组分和水分以及有机物进行全面的虎，然后将合适的氧化性气体选用进来，对实际的活性炭活性进行相应的改性处理，使发达的微孔结构得以形成，使活性炭的整体吸附性能进一步增强。举例来讲，在烟道气中，含有大量的二氧化硫，则将富含碳的煤飞灰应用进来将其作为实际的吸附剂，对而二氧化硫气体进行去除。在煤飞灰中含有大量没有燃烧的碳，则将植物油聚集法和机械筛分的方法应用进来，可以达到浓缩的效果，在九百摄氏度下，通过水蒸气对碳浓缩物进行活化改性，使发达的孔隙结构得以形成，根据相应的研究发现，煤飞灰质的活性炭在改性之后，可以更大程度的去除二氧化硫。

（二）化学改性法

对于活性炭而言，其表面上的氮氧一般情况下存在的形式，都是酸碱官能团，将碱性还原处理或者是酸性氧化处理实施进来，对某些基团和活性点位进行增加或者消除，可以使活性炭对于特定物质的吸附能力全面提升上来。不但可以改善活性表面的酸碱官能团数目，还能改善其催化和吸附性能，进而使活性炭的吸附效果提升上来。

（三）表面酸性改进

所谓表面酸性改进，主要就是将酸处理方法应用进来，氧化活性炭表面的多孔结构，对矿物元素进行去除的同时，还能改善表面的酸性管能团的亲水性质。根据相关的研究可以发现，应用最为广泛的就是硝酸和硫酸。活性炭酸性官能团在改性之后，可以对重金属进行有效的吸附，其根本原因，就是对于金属离子而言，其与带负电的酸性基团形成的金属络合物更加倾向，因此，被吸附。

（四）表面碱性改性

根据相应的吸附动力学，对活性炭在改性前与后对于水溶液中丙环唑的吸附能力进行研究，将氢氧化钠以及氯氧化钠等应用进来，通过相应的氧化还原反应，达到改性的目的，使不同表面化学性质的活性碳得以产生。

二、改性活性炭在大气污染防治中的应用进展

（一）活性炭脱硫

当前阶段，由于燃烧导致的二氧化硫气体的排放会严重的污染到环境大气，而且整体的污染在呈现日益严重的趋势发展，则当前学者的重点研究领域就是烟气脱硫技术。对于脱硫技术而言，最为常见的有两种方式，一种就是酸碱中和，另一种就是化学吸收，但是对于这两种技术而言，不论是任何一种，都具备物资消耗极大的特点，而且在应用之后，还极其容易产生二次污染。将活性炭应用进来，其不但具备高比表面积的特点，还具备高度多孔的结构特点，实际的生产成本也非常低，在烟气脱硫处理中被广泛的应用进来。将改性的活性炭应用进来，即活性炭纤维孔结构，其本身具备微孔直径非常大和总孔体积非常大的特点，在读空气进行干燥的过程中，可以对二氧化硫进行最大化的吸附。

（二）活性炭去除挥发性有机物

所谓挥发性有机化合物，其主要就是指实际的蒸气压相对较高，而且处于一种常温常压状态下，非常容易挥发的一类有机化合物。不但有乙醛、甲醛、笨等，还有甲硫醇、乙醇、甲苯、二甲苯等。将固体有机废弃物的热解物为实际的原料应用进来，对废弃物基活性炭进行制作，基于实验室的条件背景，对于活性炭对于甲苯的吸附效果进行研究，与此同时，还要将商业活性炭应用进来，进行试验对比，根据结果可以发现，废弃物基活性炭可以更好的吸附甲苯，而且实际的生产成本却远远的低于商业活性炭。

（三）活性炭去除燃煤烟气中的汞

活性炭不但可以对燃煤烟气中的有害硫化物质进行吸附，还可以对燃煤烟气中的有毒汞蒸汽进行吸附。将不同温度下渗硫以及浸渍的方法应用进来，改性活性炭，可以将三种高校的改性活性炭吸附剂筛选出来，与原本的活性炭吸附剂对比，改性活性炭吸附剂可以极大程度的吸附汞蒸气，整体的吸附能力得到了极大程度的提高，与此同时，增加了有效吸附的时间，降低了穿透率。对于改良之后的活性炭而言，不但在进行吸附的过程中，存在物理吸附过程，还发生了相应的化学吸附。

结语：总而言之，本篇文章主要对活性炭改性方法及其在大气污染防治中的应用研究进展进行了深入的分析和探讨。对于活性炭而言，其本身不但具备吸附机理，还具备物理结构的优势，因此，改造其实际的孔隙空间，对活性炭的比表面积进行扩大等，进行物理改造，与此同时，又以被吸附物质的特点为依据，进行相应的化学改造，可以使改性之后的活性炭吸附能力大幅度的提升上来，进而使大气污染防治的效果得到最大化的提升。基于改造之后的活性炭，不但可以对废弃物燃烧过程中释放的有害气体进行全面的吸附，还可以对燃煤烟气以及机动车尾气进行全面的吸附，同时去除污染大气的硫化物，使大气得到根本性的净化。以总体的角度来分析，活性炭的应用前景非常广阔，因此，相关的研究学者必须要进行更加深入的研究和分析，将更加经济且适用范围非常广的改性活性炭研制出来，使大气污染防治效果得到根本性的提升，符合可持续发展理念。