活性炭吸附甲基硫醇

活性炭吸附甲基硫醇，本期文章研究了活性炭表面改性对甲基硫醇在N2中吸附的影响。活性炭的改性通过用HNO3/H2SO4溶液处理，在Ar中热处理和吸附十六烷胺来进行。酸处理后的活性炭提高了甲基硫醇的吸附量，与原始活性炭相比，吸附量随HNO3/H2SO4溶液中H2S04的比例增加。该结果表明酸处理形成的酸性基团与甲基硫醇的硫醇基之间的氢键在甲基硫醇在活性炭上的吸附中起作用。

甲基硫醇是一种高度臭气和挥发性化合物，向大气中释放，空气中极少量的甲基硫醇(最低气味阈值：约5 ppm)都会使我们感到不舒服。甲基硫醇在空气中的去除对我们舒适的生活非常重要。为了从空气中除去甲硫醇，活性炭被广泛用作有效的吸附剂之一。在活性炭的这些应用中，甲硫醇被物理或化学吸附在活性炭上。通常，活性炭对有机化合物的吸附很大程度上受孔隙特征如孔径，分布，形态和表面性质的影响。由于甲基硫醇分子尺寸较小，表面特性在孔隙特征中被认为在甲硫醇的吸附中起重要作用。另一方面，据报道，甲硫醇氧化为二甲基二硫化物发生在干燥/湿空气中具有官能团如羧基的活性炭表面。

甲硫醇在活性炭上的真实吸附。参考活性炭的表面改性，已经了解到羧基和氨基的引入以及无官能团活性炭的制备。研究了HNO3或H2O2处理活性炭表面羧基的引入。氨基的引入通过各种方法进行，例如，硝酸/H2SO4混合物形成的硝基的还原和气态氨处理。另一方面，大多数官能团通常在Ar或N2下通过热处理消失。从这些观点来看，在这项工作中，我们通过酸处理，热处理等方法研究了活性炭表面改性的影响。和胺化合物在甲硫醇在N2中的吸附的吸附。

实验条件：在N2中使用210ppm的甲硫醇作为甲硫醇气体。活性炭的制备，活性炭通过碳化随后活化制备。用蒸汽进行活化。用HNO3/H2SO4溶液进行活性炭的酸处理。将1克活性炭在100立方厘米HNO3/H2SO4溶液中在室温下搅拌0.5小时。过滤分离经过处理的活性炭，并在超声条件下用去离子水洗涤数次，直到水的pH值达到5以上。然后将活性炭在100℃空气中干燥12小时，在150℃下真空干燥1小时。用HNO3，HNO3/H2SO4(1/1比例)和HNO3/H2SO4(1/3比率)处理的活性炭分别表示为AC-At(1.2.3)。胺化合物对活性炭的改性通过十六胺的吸附来进行。将活性炭浸入十六烷胺/乙醇溶液中并在室温下搅拌30分钟。然后过滤分离活性炭并在室温下真空干燥2小时。由4×10-6和3.3×10-5摩尔m-3十六胺溶液制备的活性炭分别表示为AC-Am(1.2)。活性炭(AC-Ht)的热处理在Ar气氛中在600℃下进行2小时。

图1.酸处理的活性炭的N2吸附/解吸等温线：开放：吸附，闭合：解吸。

测量BET比表面积通过获得的N2吸附/解吸等温线确定。根据BJH方法进行中孔比表面积和尺寸分布的估计。通过滴定法估算活性炭上酸性基团的量。甲基硫醇的吸附通过分批方法进行。将20mg活性炭置于由聚甲基丙烯酸甲酯制成的0.85×10-3 m 3的圆柱形容器中。将容器压力降至1mmHg以下后，将N2中的甲硫醇加入容器至大气压。甲硫醇的吸附量由甲硫醇的浓度随时间的变化确定。通过气相色谱法测定甲硫醇的浓度。

实验中的活性炭具备高度微孔并且有高达2600m 2 / g的高BET比表面积。在酸处理的活性炭的情况下，BET比表面积随着H2SO4在HNO3/H2SO4溶液中的比率而降低。假定活性炭的碳多孔结构被HNO3/H2SO4溶液的强氧化作用破坏，并且未检测到微孔。另一方面，由于十六胺的吸附，活性碳的十六烷胺处理大大降低了BET比表面积。通过滴定法估算的活性炭上的酸性基团的量。用HNO3/H2SO4溶液处理碳表面产生大量酸性基团，在HNO3/H2SO4溶液中随着H2SO4比例的增加，酸性基团的量增加。AC-At(3)的每单位表面积的酸性基团比未处理的活性炭高约10倍。据推测，加入H2SO4会增强活性炭的氧化效果。另一方面，活性炭中酸性基团的量随着Ar中的热处理而降低。活性炭的碳表面上的酸性基团应该在高温下在惰性气体中分解。通过元素分析估算的活性炭上吸附的十六烷胺的量随着水溶液中十六烷胺浓度的增加而增加。图2显示甲基硫醇在活性炭上的吸附作为时间的函数。吸附在原始活性炭和热处理活性炭上的甲硫醇的量在初始时间随时间增加并达到平稳值。甲基硫醇在热处理活性炭上的吸附量低于活性炭。甲硫醇在物理上例如通过分散力吸附在热处理过的活性炭表面上。另一方面，吸附在酸处理的活性炭和十六烷基胺吸附的活性炭上的甲硫醇的量随时间增加。在酸处理的活性炭的情况下，在用于处理的HNO3/H2SO4溶液中，随着浓度的H2SO4，甲硫醇的吸附增加。由于在HNO3/H2SO4溶液中活性炭的酸性基团的量随着H2SO4的浓度而增加，甲硫醇的吸附量应该受到酸性基团的影响。

图2.甲基硫醇在活性炭上的吸附。

活性炭吸附在干湿条件下空气中氧气对甲硫醇氧化为二甲基二硫醚的催化作用。然而，在这项工作中，甲硫醇的吸附在干燥的N2中进行。因此，甲硫醇的羧基与硫醇基之间的氢键而不是甲硫醇的氧化的其他因素应被认为在提高甲硫醇的吸附性方面起作用。此外，据报道，通过在活性炭表面引入氮气，甲硫醇的吸附/氧化增加。然而，吸附在十六烷胺吸附的活性炭上的甲硫醇的量远低于酸处理的活性炭。据推测，这归因于未处理活性炭的表面积低于酸处理后活性炭的表面积。