高比表面积活性炭研究进展.pdf

第29卷 第3期 热 带 作 物 学 报 Vo1．29 No．3 2008年6月 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL CROPS Jun．2008 高比表面积活性炭研究进展 李永锋 凌 军 刘燕珍 薛行华 华南热带农业大学理工学院 海南 儋州 571737 摘 要 综述国内外高比表面积活性炭研究概况，重点介绍高比表面积活性炭的制备、应用和展望。 关键词 活性炭 高比表面积 物理活化 化学活化 中图分类号 TQ424．1 高比表面积活性炭(High Specific Surface Area Activated Carbon)是一种多孔性、极具潜力的含碳吸 附材料，具有高度发达的内部孔隙结构和巨大的比表面积，因此具有很强的吸附性。它既是优良的吸附 剂，也可广泛应用于工业生产、农业、催化剂载体、环境保护、国防、气体分离、贮存、水质净化、医药中间 体与原料中间体的脱色、空气净化等诸多领域，目前还逐渐与储氢、膜分离、化工分离、分析传感器和生 物机体联系起来_ll 。高比表面积活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，这是其吸附能力强、吸 附容量大的主要原因。高比表面积活性炭的吸附能力还与其内部孔结构、孔径分布以及表面化学性质 有关。吸附性能指标可以采用不同的方法进行分析和表征。高比表面积活性炭由于用途极其广泛，目前 已成为各国学者研究的热点。本文重点介绍高比表面积活性炭的制备、应用和展望。 1 高比表面积活性炭的制备 早在20世纪60年代美国就开始了高比表面积活性炭的研究。继而在70年代初，AmoldN．Wen— nerberg直接用比表面积为100～1 300 m2／g的活性炭与KOH的甲醇溶液混合均匀，真空蒸发甲醇后，再 用CO 活化制备高比表面积活性炭。80年代中期，国外广泛开展了制备高比表面积活性炭的研究。日本 利用椰子壳碳，采用KOH活化法制得比表面积为2 500～3 000 m2／g的高比表面积活性炭。目前美国和 日本都已实现高比表面积活性炭的工业化生产。 1．1 原材料 制备高比表面积活性炭的原料来源十分广泛，主要分为木质和矿物类。木质原料主要指农作物秸 秆_3]、竹子_4]、椰子壳_5]和核桃壳[6]等。矿物原料主要有无烟煤_7]、焦炭煤、褐煤_8]及石油焦或沥青焦[91等，其 中以无烟煤、椰壳、石油焦为最佳。 1．2 制备方法 制备高比表面积活性炭的方法主要分为化学活化法和物理活化法。 1．2．1 化学活化法 化学活化法是将原材料与影响热解反应并抑制焦油生成的化学活化剂按一定比 例混合浸渍一段时间后，将炭化与活化一步完成。化学活化法中常用的活化剂有碱金属和碱土金属的 氢氧化物、无机盐类及一些酸类，目前应用较多和较成熟的化学活化剂有KOH、NaOH、ZnC1 、CaC1 和 H PO 等，其中KOH作为活化剂制得的高比表面积活性炭性能最佳。化学活化温度较低、活化时间较 短，易对产品的孔隙结构进行调整。一般认为KOH活化的机理_lo1为： 4KOH+CH2一K2CO3+K2O+3H2 · 8KOH+2CH~2K2CO3+2K2O+5H2 K，CO +2C—}2K+3CO 华南热带农业大学科技基金项目(编号：Rnd0619)资助。 李永锋 男，1982年生，硕士研究生。研究方向：天然大分子改性。E—mail：gocsjn@163．com。 ‘通讯作者 薛行华，电话：0898 收稿日期：2007—07—24 修回日期：2007—09—14 3期 李永锋等：高比表面积活性炭研究进展 397 K20+C—2K+C0 活化过程中一方面通过KOH与碳反应生成K CO 而发展孔隙，同时K2CO 分解产生氧化物形式 的K20和CO 也能够帮助发展微孔；另一方面，K CO 、K20和C反应生成金属钾，当活化温度超过金属 钾沸点时，钾蒸汽会扩散入不同的碳层，形成新的孔结构，气态的金属钾在微晶的层片间穿行，撑开芳 香层片使其发生扭曲或变形影响孔结构的发展，但对不同炭料的影响效果不同。由于K