等離子體改性處理對(duì)碳基材料吸附性能的影響

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-08-12

碳基材料尤其是活性炭，由于其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用于吸附領(lǐng)域。而為了進(jìn)一步提高其吸附性能，許多研究者運(yùn)用各種改性方法對(duì)其進(jìn)行了改性研究，其中用等離子體改性的應(yīng)用研究也比較活躍。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)等離子體改性后，由于產(chǎn)生許多的化學(xué)活性位點(diǎn)，所以導(dǎo)致碳基材料對(duì)吸附質(zhì)的化學(xué)性吸附的影響比較明顯。經(jīng)氮?dú)?、氧氣或其他改性氣氛處理后，碳基材料不論是?duì)金屬離子、大分子有機(jī)物還是氣體分子的吸附能力都會(huì)有很大的提高。在氧氣條件下，用等離子體改性過的顆粒活性炭吸附銅和鋅離子，經(jīng)過試驗(yàn)表明，其吸附性能有了明顯的提高。這種現(xiàn)象不是由于物理結(jié)構(gòu)的改變所致，而主要是由于顆粒狀活性炭表面醚氧和羰基氧的增多所致。在氦氣和氧氣條件下，用等離子體改性過的活性炭吸附金屬離子的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過氦一氧等離子體改性后，活性炭上生產(chǎn)很多的酸性基團(tuán)(如一C00H)，而活性炭對(duì)金屬離子的吸附主要是金屬離子和酸性基團(tuán)上氫離子的交換過程，如式(1)所示。

M_n⁺+n(-COOH) ?(一COOH)_nM+nH⁺ （1）

當(dāng)然，不是所有氣氛條件下的等離子體改性碳基材料后對(duì)其吸附性能都有促進(jìn)作用，因?yàn)椴煌奶幚須夥諏?duì)活性炭的比表面積和表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響是不一樣的。分別用氮?dú)夂脱鯕獾入x子體對(duì)粒狀活性炭進(jìn)行改性研究，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)氧氣等離子體處理后,活性炭對(duì)五氯苯酚的吸附量得到了提高，而經(jīng)氮?dú)獾入x子體處理后活性炭對(duì)五氯苯酚的吸附量明顯減少。通過表征分析發(fā)現(xiàn)，氧氣處理后的活性炭比表面積會(huì)增大，表面的含氧基團(tuán)增加;而經(jīng)氮?dú)獾入x子體處理后比表面積有所減少，表面的含氧基團(tuán)會(huì)減少，這就導(dǎo)致了兩種樣品吸附量的不同。

對(duì)于等離子體改性對(duì)碳基材料吸附性能的影響，目前的研究主要集中于改性前后對(duì)單一吸附質(zhì)吸附量的影響，而對(duì)于改性后對(duì)雙組分或多組分吸附質(zhì)吸附量的影響的研究甚少，對(duì)多組分之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附的影響更是少見報(bào)道。而就目前研究現(xiàn)狀來看，對(duì)單一吸附質(zhì)吸附過程的研究中也還存在很多空缺。如碳基材料經(jīng)等離子體改性后，其對(duì)單一吸附質(zhì)的吸附速率的影響如何?這種吸附對(duì)壓力和溫度等因素的敏感程度怎么樣?改性前后的憎水性吸附和親水性吸附的影響如何?對(duì)吸附質(zhì)的選擇性吸附能力有什么影響?因此等離子體改性碳基材料對(duì)其吸附性能的研究同樣存在著很多欠缺之處，很多相關(guān)研究有待開展。雖然等離子體對(duì)碳基材料的改性主要集中在表面，但還是有不少的研究發(fā)現(xiàn)，等離子體改性對(duì)碳基材料的比表面積及其結(jié)構(gòu)也會(huì)有一定的影響。