活性炭表面化学改性技术

表面官能团是活性碳的活性中心，直接决定着活性炭表面的各种化学性。但表面官能团的各种性质则与原材料以及活化方法有着直接关系。所以只要对原材料或者是活化方法进行改进，就能够改变活性炭的性能。

1、表面氧化改性。

技术人员使用强氧化剂，在特定的温度环境下，处理活性炭，以此保证活性炭表面拥有更多的氧酸性基团，使其表面极性更强，零电点pH值更低。现实应用中已经发现，活性炭表面极性越强，越具有非常好的吸附性。

现阶段，用于活性炭表面氧化改性的原材料有很多，其中比较常见的有HNO₃、H₂O₂、HClO等。某学者使用HNO₃来进行试验研究。研究发现，活性炭表面使用HNO₃氧化处理之后，吸附性更为提高，尤其是对三卤甲烷此种作用更加明显。还有些学者使用HNO₃、HClO等两者原材料来进行试验，试验结果发现，使用HNO₃来处理活性炭表面，不仅使得酸性基团数量明显增多，而且还使活性炭表面微孔结构出现了明显的塌陷，但是活性炭表面使用HClO进行试验之后发现，氧基团数量明显增加，但是微孔结构并没有出现明显变化，此外比表面积也未发生过于明显的变化。

另外，还有很多学者使用不同的方式对活性炭表面氧化进行了改性试验，均得到了相应的数据。

2、表面还原改性

试验技术人员利用还原剂，在特定温度环境下来进行表面还原改性试验。如果试验成功，则活性炭表面对非极性比较强的物质就会具有明显吸附性。这主要是因为还原剂的应用，使得活性炭表面原有的碱性基团数量明显增加，而碱性基团数量越多，活性炭表面非极性就越强，因此活性炭表面对具有非极性特性的物质也就更加的敏感。

某学者使用H₂来进行试验发现，应用H₂之后，活性炭表面氧酸性官能团数量明显减少，变为了CO₂、CO等物质，这些物质从活性炭表面脱离，因此使得氧酸性官能团数量明显下降，而碱性官能团数量则增加。有些学者使用氨水以及苯胺还原剂来进行试验研究，研究发现活性炭表面使用这两种还原剂改性之后，表面阴性基团的非极性吸附能力明显增强。这主要是因为氨水以及苯胺属于极性物质，能够与活性炭进行化学反应，加热出去之后，表面孔半径明显扩大，这样离子就会进入到空隙中，增加了表面电负性，进而提升了活性炭表面的非极性吸附能力。

3、表面酸碱改性

现如今，活性炭使用的过程中，都会遇到类型少，技术水平低的问题，真正功能化活性炭非常少，但是对其进行酸碱改性之后，上述都能够有效的解决。

目前，技术试验人员应用多的酸碱改性剂有HNO₃、H₂O₂、HClO以柠檬酸等。某学者选择使用HNO₃以及NaOH与NaCl混合液两种酸碱改性剂，通过两次表面酸碱改性之后，活性炭泽表面吸附速度明显加快，吸附容量也明显增多。

4、表面等离子体改性

传统活性炭表面碱性官能团的引入，主要是通过氨水浸渍和高温脱氧等方法。近年来研究表明，通过氧氮等离子体和CF4等离子体改性活性炭表面引入含氧、氮和含氟的官能团在一些特殊领域的应用表现出良好的效果。

有学者等用低压O₂/N₂等离子体对商品煤基活性炭进行表面改性，研究发现活性炭经P-O₂改性后在炭表面上引入大量的含氧官能团，经P-N₂改性的活性炭随着活性炭表面改性强度的提高，表面含氧酸性官能团逐渐减少含氮官能团逐渐增加，获得富含硝基、胺基和酰胺基的活性炭。且在同功率下P-O₂改性时活性炭烧失率比P-N₂改性的高，在P-O₂改性过程中活性炭烧失率随等离子体发生功率的增加而升高，而在P-N₂改性过程中活性炭烧失率随着等离子体发生功率的变化存在一峰值：在低功率范围内随功率的增加而加大，在高功率范围内随功率的进一步加大反而降低。

还有学者等对活性炭纤维进行远程等离子体表面改性研究发现，在远程区等离子体中电子离子对样品的刻蚀作用被抵制，活性炭纤维经远程等离子体表面改性后，其表面含氧官能团增加，对碱性染料结晶紫的吸附性能增强；当放电时间、放电功率、放电压力一定时从放电区至远程区40cm处，P-N₂处理后的活性炭纤维的吸附能力明显增强，远程区40cm以远，活性炭纤维的吸附力基本稳定；当放电压力、放电功率、远程距离一定时，随放电时间增加，活性炭纤维表面生成更过的自由基，表面酸性增强，对碱性染料结晶紫的吸附能力增强。