摘要：活性炭應(yīng)用領(lǐng)城比較廣，比如石化行業(yè)、電力行業(yè)、食品行業(yè)、黃金行業(yè)等。這些行業(yè)主要看重的是活性炭自身的吸附能力，但是在實際應(yīng)用過程中，活性炭原本的吸附能力可能并不能滿足行業(yè)要求，因此只能夠通過活性炭表面改性來提高吸附能力。通常情況下，各個領(lǐng)域使用的活性炭都是改性之后的活性炭。
活性炭主要成分是炭，除此之外，還有少量的化學(xué)結(jié)合元素以及灰分�；瘜W(xué)結(jié)合元素主要是因為活性炭在沒有碳化之前而存留在炭中，而灰分則是活性炭重要的無機組成部分，但是正是因為這種成分，會造成活性炭二次污染，所以需要非常小心。
1、活性炭表面化學(xué)性質(zhì)
在活性炭液相吸附過程中或活性炭作為催化劑載體，不但炭表面化學(xué)特性對吸附性能產(chǎn)生明顯影響，活性炭的化學(xué)特性同樣對其吸附性能也產(chǎn)生重要的影響。而目前有關(guān)活性炭表面化學(xué)的報道卻是越來越多。
活性炭的吸附特性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)決定了活性炭的化學(xué)吸附�；瘜W(xué)性質(zhì)主要由表面的化學(xué)官能團的種類與數(shù)量、表面雜原子和化合物確定。不同的表面官能團、雜原子和化合物對不同的吸附質(zhì)的吸附有明顯差別。因此對活性炭表面化學(xué)結(jié)構(gòu)進行化學(xué)改性，使其吸附具有更高的選擇性具有重要的意義。
活性炭表面官能團一般分為含氧官能團和含氮官能團，含氧官能團主要有羧基、酚羥基、羰基、內(nèi)酯基及環(huán)式過氧基等，含氮官能團可能存在形式有兩類酰胺基、酞亞胺基、乳胺基，類吡咯基類吡嘧啶基等。
2、活性炭表面化學(xué)改性技術(shù)
表面官能團是活性碳的活性中心，直接決定著活性炭表面的各種化學(xué)性。但表面官能團的各種性質(zhì)則與原材料以及活化方法有著直接關(guān)系。所以只要對原材料或者是活化方法進行改進，就能夠改變活性炭的性能。
2.1表面氧化改性。
技術(shù)人員使用強氧化劑，在特定的溫度環(huán)境下，處理活性炭，以此保證活性炭表面擁有更多的氧酸性基團，使其表面極性更強，零電點pH值更低�，F(xiàn)實應(yīng)用中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，活性炭表面極性越強，越具有非常好的吸附性。
現(xiàn)階段，用于活性炭表面氧化改性的原材料有很多，其中比較常見的有HNO3、H2O2、HClO等。某學(xué)者使用HNO3來進行試驗研究。研究發(fā)現(xiàn)，活性炭表面使用HNO3氧化處理之后，吸附性更為提高，尤其是對三鹵甲烷此種作用更加明顯。還有些學(xué)者使用HNO3、HClO等兩者原材料來進行試驗，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用HNO3來處理活性炭表面，不僅使得酸性基團數(shù)量明顯增多，而且還使活性炭表面微孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的塌陷，但是活性炭表面使用HClO進行試驗之后發(fā)現(xiàn)，氧基團數(shù)量明顯增加，但是微孔結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)明顯變化，此外比表面積也未發(fā)生過于明顯的變化。
另外，還有很多學(xué)者使用不同的方式對活性炭表面氧化進行了改性試驗，均得到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
2.2表面還原改性
試驗技術(shù)人員利用還原劑，在特定溫度環(huán)境下來進行表面還原改性試驗。如果試驗成功，則活性炭表面對非極性比較強的物質(zhì)就會具有明顯吸附性。這主要是因為還原劑的應(yīng)用，使得活性炭表面原有的堿性基團數(shù)量明顯增加，而堿性基團數(shù)量越多，活性炭表面非極性就越強，因此活性炭表面對具有非極性特性的物質(zhì)也就更加的敏感。
某學(xué)者使用H2來進行試驗發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用H2之后，活性炭表面氧酸性官能團數(shù)量明顯減少，變?yōu)榱薈O2、CO等物質(zhì)，這些物質(zhì)從活性炭表面脫離，因此使得氧酸性官能團數(shù)量明顯下降，而堿性官能團數(shù)量則增加。有些學(xué)者使用氨水以及苯胺還原劑來進行試驗研究，研究發(fā)現(xiàn)活性炭表面使用這兩種還原劑改性之后，表面陰性基團的非極性吸附能力明顯增強。這主要是因為氨水以及苯胺屬于極性物質(zhì)，能夠與活性炭進行化學(xué)反應(yīng)，加熱出去之后，表面孔半徑明顯擴大，這樣離子就會進入到空隙中，增加了表面電負性，進而提升了活性炭表面的非極性吸附能力。
2.3表面酸堿改性
現(xiàn)如今，活性炭使用的過程中，都會遇到類型少，技術(shù)水平低的問題，真正功能化活性炭非常少，但是對其進行酸堿改性之后，上述都能夠有效的解決。
目前，技術(shù)試驗人員應(yīng)用多的酸堿改性劑有HNO3、H2O2、HClO以檸檬酸等。某學(xué)者選擇使用HNO3以及NaOH與NaCl混合液兩種酸堿改性劑，通過兩次表面酸堿改性之后，活性炭澤表面吸附速度明顯加快，吸附容量也明顯增多。
2.4表面等離子體改性
傳統(tǒng)活性炭表面堿性官能團的引入，主要是通過氨水浸漬和高溫脫氧等方法。近年來研究表明，通過氧氮等離子體和CF4等離子體改性活性炭表面引入含氧、氮和含氟的官能團在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出良好的效果。
有學(xué)者等用低壓O2/N2等離子體對商品煤基活性炭進行表面改性，研究發(fā)現(xiàn)活性炭經(jīng)P-O2改性后在炭表面上引入大量的含氧官能團，經(jīng)P-N2改性的活性炭隨著活性炭表面改性強度的提高，表面含氧酸性官能團逐漸減少含氮官能團逐漸增加，獲得富含硝基、胺基和酰胺基的活性炭。且在同功率下P-O2改性時活性炭燒失率比P-N2改性的高，在P-O2改性過程中活性炭燒失率隨等離子體發(fā)生功率的增加而升高，而在P-N2改性過程中活性炭燒失率隨著等離子體發(fā)生功率的變化存在一峰值：在低功率范圍內(nèi)隨功率的增加而加大，在高功率范圍內(nèi)隨功率的進一步加大反而降低。
還有學(xué)者等對活性炭纖維進行遠程等離子體表面改性研究發(fā)現(xiàn)，在遠程區(qū)等離子體中電子離子對樣品的刻蝕作用被抵制，活性炭纖維經(jīng)遠程等離子體表面改性后，其表面含氧官能團增加，對堿性染料結(jié)晶紫的吸附性能增強；當放電時間、放電功率、放電壓力一定時從放電區(qū)至遠程區(qū)40cm處，P-N2處理后的活性炭纖維的吸附能力明顯增強，遠程區(qū)40cm以遠，活性炭纖維的吸附力基本穩(wěn)定；當放電壓力、放電功率、遠程距離一定時，隨放電時間增加，活性炭纖維表面生成更過的自由基，表面酸性增強，對堿性染料結(jié)晶紫的吸附能力增強。
3、結(jié)束語
綜上所述，可知活性炭表面改性之后，吸附性能會更加優(yōu)良，更能夠滿足現(xiàn)實需求，但是這些改性效果的好壞主要取決于改性原材料的選擇是否合理，因此做好改性劑的選擇至關(guān)重要。在未來的應(yīng)用過程中，活性炭表面改性也會更為試驗研究的重點。我國相關(guān)學(xué)者專家還需要進一步研究。