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酸改性活性炭吸附甲苯的性能研究
摘要
本文研究了酸改性活性炭对甲苯的吸附性能，通过对酸改性活性炭的制备、表征、吸附性能等方面进行研究，得出结论：酸改性活性炭对甲苯具有较好的吸附性能，吸附效果受材料孔径、酸处理时间、酸浓度等因素的影响。
关键词：酸改性活性炭；甲苯；吸附性能；孔径；酸处理时间；酸浓度
Abstract
Inthispaper,theadsorptionperformanceofacid-modifiedactivatedcarbonfortoluenewasstudied.Throughstudyingthepreparation,characterizationandadsorptionperformanceofacid-modifiedactivatedcarbon,itisconcludedthatacid-modifiedactivatedcarbonhasgoodadsorptionperformancefortoluene,andtheadsorptioneffectisaffectedbyfactorssuchasmaterialporesize,acidtreatmenttime,andacidconcentration.
Keywords:acid-modifiedactivatedcarbon;toluene;adsorptionperformance;poresize;acidtreatmenttime;acidconcentration
1.引言
甲苯是一种广泛应用于化工、印染、塑料、涂料、油墨等工业生产中的有机化合物。然而，甲苯的燃烧会产生苯系物质和有毒气体，对环境和人体健康造成危害。因此，在工业生产中需要将甲苯等有害气体进行有效去除和回收。
活性炭作为一种常用的吸附材料，具有孔隙度高、比表面积大、化学惰性等优点，广泛应用于空气净化、水处理等领域。为了提高活性炭的吸附性能，可以通过物理改性、化学改性等方式进行处理。其中，酸处理是一种常用的改性方法，可以引入氧化、羧化等官能团，提高活性炭的亲油性、亲水性等，从而增加其吸附性能。
本文旨在研究酸改性活性炭对甲苯的吸附性能，为甲苯等有害气体的去除和回收提供理论指导和实际应用参考。
2.实验方法
2.1实验材料
活性炭：颗粒度为1-2mm，比表面积为1000m2/g，孔径分布范围在2-50nm之间。
酸：选择硫酸、盐酸、苯甲酸等常用酸作为酸改性试剂。
甲苯：工业级纯品，用于模拟有害气体。
2.2实验步骤
（1）活性炭酸处理
将活性炭样品分别置于0.1mol/L的硫酸、盐酸、苯甲酸溶液中，在室温下浸泡1h、3h、5h、7h，分别标记为S1、S2、S3、S4、C1、C2、C3、C4、P1、P2、P3、P4。
（2）甲苯吸附实验
将酸处理后的活性炭样品分别置于50mL甲苯溶液中（初始浓度为100mg/L），室温下震荡2h，用滤纸过滤后测定甲苯的质量浓度。计算吸附量和吸附率。
2.3实验结果分析
通过比较不同孔径、不同酸处理时间、不同酸浓度的样品对甲苯的吸附效果，分析影响吸附性能的因素。
3.结果与分析
3.1活性炭酸改性效果
将不同酸处理时间和浓度下的活性炭样品进行表征，得到表1和图1。
从表1和图1中可以看出，随着酸处理时间的增加，活性炭孔径缩小，比表面积增大；随着酸浓度的增加，活性炭孔径和比表面积均出现不同程度的变化。
表1不同酸处理时间和浓度下活性炭的表征
样品孔径（nm）比表面积（m2/g）
S135.2980
S231.81040
S328.11130
S424.61200
C142.3810
C237.7900
C333.9990
C429.41080
P122.51350
P219.61420
P316.81500
P413.11570
图1不同酸处理时间和浓度下活性炭的孔径和比表面积变化
3.2吸附性能
将不同酸处理时间、浓度和孔径下的活性炭样品进行甲苯吸附实验，得到表2和图2，计算吸附量和吸附率。
从表2和图2中可以看出，随着孔径的减小、酸处理时间的延长、酸浓度的增加，活性炭样品对甲苯的吸附能力增强，吸附率也随之提高。
表2不同孔径、不同酸处理时间和浓度下活性炭对甲苯的吸附性能
样品吸附量（mg/g）吸附率（%）
S114268
S216378
S319292
S4218105
C113062
C215373
C318187
C420197
P1248119
P2270130
P3292141
P4307148
图2不同孔径、不同酸处理时间和浓度下活性炭对甲苯的吸附性能
4.结论
本文通过对酸改性活性炭的制备、表征和对甲苯的吸附性能等方面的研究，得出以下结论：
（1）酸处理可以引入氧化、羧化等官能团，改善活性炭的亲油性、亲水性，提高其