水处理果壳活性炭 大片状果壳活性炭 净水净气果壳活性炭
活性炭发展及应用
活性炭已广泛被应用在水质净化,气体纯化和一些化学制程上,其所依靠的便是巨大的比表面积和表面遍布微孔的特性.目前较新的应为触媒之支撑(supports),电池电极(battery electrodes),电容器(capacitors)和生医(biomedical)等工程上,此用途之活性炭,不但需要更大的比表面积,更需要较多的中孔和大孔洞以提供通道,增加电离子或较大的杂质渗透活性炭表面以进入炭材中的速率 .Laine 等人在 1991 年利用 KNO3和二氧化炭当做活化剂,成功的制造出具有较多中孔洞的活性炭, 1994 年时Molina-Saibo等人则利用连续活化法-使用二氧化炭将活性炭做物理性活化后再加入磷酸加以处理,目的是在改变热裂解反应程序,产生较少的炭氢化合物或氧化物,增加产率,减少孔隙堵塞,形成较多微小孔隙以增加吸附能力.Leboda 等人在 1998 年利用 ZnCl2 修饰活性炭以改变其孔洞体积,过程中活化剂之氯原子与炭材之氢原子结合,除去阻塞孔道之炭氢化合物,比表面积由400 增至2400 m2/g,且可获得较多的中孔性质. 2000 年时 Nakagawa等人在活性炭经过气体活化之后再利用二次活化法以制造出具有大量中孔洞的活性炭材. Zhonghua 等人在 2001 年则将物理和化学活化法结合在一起,先使用 ZnCl2 当做化学活化剂进行活化后再使用二氧化炭做物理活化,并可藉由调整活性炭原料和 ZnCl2 的比例以控制炭材的中孔洞分布,此方法成功的制作出中孔洞比例高达 70 % 的活性炭材.但以 ZnCl2 为活化剂,常被指出会造成环境污染问题,而以 KOH 当做活化剂较为符合环境清洁要求,所以Khezami 在 2006 年依 KOH 与原料之质量比,使得活性炭比表面积由 1000 上升至 3000 m2/g.一般而言,化学活化法产生微孔比率较高,而气体活化法,则以增加中孔洞体积较多.以上学者利用不同的活化方法以增加活性炭的比表面积及孔洞性质,使得活性炭的应用范围更加广泛,在 2007年的文献中,含有较大孔洞通道和比表面积的活性炭甚至被利用来当作储存氢燃料电池车的能源.活性炭虽然在 3000 年前就被人类发现,但是截至目前,其表面积高和导电特性使得活性炭成为未来新兴科技重要的材料,值得积极研究开发.
另一方面,活性炭表面的官能基虽然很复杂,但近年来已利用物理,化学和电化学等方法将其鉴定,甚至可以选择在活性炭表面的官能基,所以许多学者希望可藉由改质活性炭表面的官能基以加强活性炭对特定物质的吸附能力. Figueiredo等人在 1998 年利用控制 HNO3 或 H2O2 ,使其在不同温度,浓度或与活性炭接触的时间下和调整O2 及 N2O 当做活化剂的时间及浓度等条件,改变活性炭表面的炭,氢,氮及氧的组成比例. 2001年的文献发现活性炭表面如果偏酸,对水中的氯仿及三氯乙烯之吸附能力会有下降的趋势,所以文献中在700OC 的温度下对活性炭的表面做热处理以移除表面之部分官能基,使得活性炭对氯仿及三氯乙烯的吸附力增加,此种表面改质对水质净化有正面的效果.2002年时 Manuel 等人则利用硝酸,双氧水,氨及热处理以改变活性炭表面的酸碱性质以吸附水中不同的染剂,文献中也利用铜,钴,镍等金属氧化物灌注在活性炭表面,以提升活性炭对氨的吸附量,以增加气体吸附的效率.所以说对活性炭表面做化学改质,是希望活性炭材可以吸附特定的杂质,如:染料,氨,氯仿及三氯乙烯等,经过表面改质的活性炭材不论是在水质净化,气体吸附上皆可更具专一性且更有效率的移除特定杂质.