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果殼活性炭吸附能力的強(qiáng)弱不但取決于它的孔隙結(jié)構(gòu)，而且取決于其表面化學(xué)性質(zhì)，表面化學(xué)性質(zhì)決定了果殼活性炭的化學(xué)吸附。表面化學(xué)性質(zhì)的不同對(duì)果殼活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學(xué)性質(zhì)等都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此果殼活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)的研究也受到了人們的高度重視。
由于碳固體表面原子不飽和性的存在，它們將以化學(xué)形式結(jié)合碳成分以外的原子和原子基團(tuán)，形成各種表面功能基團(tuán)，因而使果殼活性炭產(chǎn)生了各種各樣的吸附特性。果殼活性炭中主要存在的、對(duì)其吸附性能產(chǎn)生有影響的化學(xué)基團(tuán)主要是含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)。
含氧官能團(tuán)的來源一般為原料的炭化不完全或者是在活化過程中果殼活性炭與活化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)結(jié)合在表面上而形成的。Boehm等[14]經(jīng)過研究指出：在果殼活性炭材料表面可能存在下面含氧官能團(tuán)：羧基、酸酐、酚羥基、羰基、醌基、內(nèi)酯基、乳醇基、醚基。Kienle等[15]已經(jīng)成功地測定了這些官能團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
表面化學(xué)性質(zhì)的改性
果殼活性炭材料的表面化學(xué)性質(zhì)改性就是指通過一定的方法改善果殼活性炭材料表面的官能團(tuán)及其周邊氛圍的構(gòu)造，使其成為特定吸附過程中的活性點(diǎn)，可以控制其親水/憎水性能以及與金屬或金屬氧化物的結(jié)合能力。目前，果殼活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的改性主要在氧化改性、還原改性和負(fù)載金屬改性等方面進(jìn)行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當(dāng)?shù)臈l件下利用合適的氧化劑對(duì)果殼活性炭材料表面的官能團(tuán)進(jìn)行處理，從而提高表面含氧官能團(tuán)的含量，增強(qiáng)表面對(duì)極性物質(zhì)的吸附能力。目前的熱點(diǎn)主要集中在通過氧化提高表面酸性基團(tuán)上，特別是通過HNO3等氧化劑對(duì)果殼活性炭表面進(jìn)行氧化改性，提高表面酸性氧化物的含量，從而相應(yīng)提高其親水性即極性。
果殼活性炭等采用硝酸對(duì)酚基合成炭進(jìn)行處理。結(jié)果表明:處理后的果殼活性炭對(duì)三鹵甲烷（THMs）的吸附性能大幅度提高。
果殼活性炭等采用硝酸、次氯酸和氨對(duì)果殼活性炭進(jìn)行改性處理。HNO3是最強(qiáng)的氧化劑，可產(chǎn)生大量的酸性表面基團(tuán)，而次氯酸的氧化性比較溫和，可調(diào)整果殼活性炭的表面酸性至適宜值。經(jīng)氧化改性的果殼活性炭再經(jīng)較低溫度下(200 ℃)的氨處理，可得到具有較強(qiáng)離子交換性能的堿性表面。
