水污染處理中多孔碳材料的應用

開(kāi)發(fā)利用高效、廉價(jià)的吸附材料處理廢水污染是目前所迫切需求的。通過(guò)具有多孔結構、表面活性位點(diǎn)的多孔碳材料來(lái)吸附廢水中的污染物，被認為是應對水污染問(wèn)題的具有競爭力的辦法之一。 多孔碳材料具有耐熱解、耐酸堿腐蝕、耐輻射、無(wú)毒、不易造成二次污染、可重復利用等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的吸附劑，在水污染處理中有很大的優(yōu)勢。近年來(lái)，多孔碳材料在水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應用。 多孔碳材料根據其孔徑大小可以分為三種類(lèi)型：微孔（<2nm）、中孔（2～50nm）、大孔(>50mm)。近年來(lái)關(guān)于對多孔碳材料的研究，主要是在于前驅體碳源的選擇，還有制備方式的改良以及對材料的改性研究等等。 1、多孔碳材料制備方法 1.1 活化法 活化法是制備多孔碳材料的傳統方法，主要分為兩種：物理活化和化學(xué)活化。物理活化主要包括兩步：碳化和活化。首先，將碳源材料在適宜的溫度下進(jìn)行碳化，然后以氧化性的氣體如CO2、水蒸氣、N2等，這些氣體作為活化劑對碳化料進(jìn)行活化?；罨^(guò)程的目的是為了改變碳化料的內部結構，擴大比表面積以增強吸附性能。Howaniec等研究了CO2活化對褐煤炭多孔結構的綜合影響，結論表明在高溫高壓條件下CO2氧化可以成功地制備出表面積發(fā)達、平均孔徑較低的褐煤炭。 化學(xué)活化法是將活化劑加人碳源材料中進(jìn)行混合，在適宜的條件下同步進(jìn)行碳化和活化，常用化學(xué)活化劑有：KOH、H3PO4、NaOH、FeCl3、ZnCl2化學(xué)活化雖然相比物理活化有更大的優(yōu)勢，但是其會(huì )造成一定程度的污染。近年來(lái)的一些研究從活化條件的控制出發(fā)，結合水熱預處理，在降低資源浪費的前提下，盡可能的獲得吸附性能好的多孔碳材料。Huang等采用H3PO4水熱預處理結合快速活化的方法，以廢木屑為原料，以H3PO4為活化劑，經(jīng)450℃水熱預處理后快速活化2.8min，制得比表面積為1980m2/g的碳納米球多孔碳材料(PHAC)，對不同類(lèi)型的污染物均具有良好的吸附性能。 1.2 模板法 采用模板法制備多孔碳材料是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。模板法可分為硬模板法和軟模板法兩種方法。硬模板法是將碳前驅體加入到帶有孔隙結構的模板中，然后在碳化后去除掉模板，得到多孔碳材料。有如介孔二氧化硅、金屬有機骨架的人工預制合成的模板，有如多孔混凝土、沸石