快盈lV500 活性炭对水中氨氮的吸附性能受活性炭的基本结构和表面化学性质影响。未改性活性炭主要通过物理吸附对水中氨氮进行去除，吸附性能相对较弱；改性活性炭对水中氨氮的吸附能力有所增强。活性炭改性途径主要有两种：

快盈lV500 一是对原材料进行改性后制备活性炭；

二是直接对成品活性炭进行改性。

引言

快盈lV500 水体中的氮具有很大危害，它可以导致水体酸化、造成水体富营养化、损害水生动物生长和繁殖的能力，对人类健康也有一定程度的不良影响。污水处理中去除氨氮至关重要。而近年来，我国生活污水和化工、冶金等工业废水中氨氮的含量上升，亟待经济高效的处理方法进行解决。

对高浓度氨氮废水进行处理一般采用吹脱法、化学沉淀法、高级氧化法和新型生物脱氮法等；较低浓度氨氮废水则采取传统生物法、折点氯化法、膜分离法和吸附法等。而高浓度氨氮废水需经过初步处理转换为较低浓度，再对低浓度氨氮废水进行后续处理。故低浓度氨氮废水的处理成为关键。

活性炭吸附法在处理低浓度氨氮中应用比较广泛，且活性炭种类繁多，通过不同途径改性的活性炭对水中氨氮的吸附性能有不同程度地提高，具有广阔的发展前景，值得研究。

1、未改性活性炭吸附水中氨氮性能与活性炭吸附性能有关的因素有二

一是活性炭的基本结构

活性炭属于微晶形炭，与石墨结构相似，但完整性较差，因此产生孔隙；活性炭在活化时，无组织的炭素和炭成分被消耗，形成大量的孔隙。孔隙的形状和分布情况及孔隙壁的总面积是活性炭吸附量的重要因素。

快盈lV500 二是活性炭的表面化学性质

活性炭的化学组成主要包括炭素、化学结合的元素和灰分。当炭素的基本微晶结构规则时，由范德华力起作用，表现为物理吸附。不规则时有两种情况，如果因为杂原子的存在，则形成官能团，“修饰”炭表面而改变其吸附特性；如果因为其微晶中存在不完全的石墨层，则改变炭素骨架上的电子云，产生不饱和原子价，从而影响其对极性物质的吸附。化学结合的元素以氢、氧为主，羟基、羧基等官能团的存在增强了其吸附性能，但未改性的活性炭官能团种类和数量相对较少。

快盈lV500 未改性活性炭对水中氨氮的吸附主要依靠物理吸附，吸附性能相对较弱。于群等于海洋环境与生态教育部重点实验室通过烧杯试验以粉末活性炭和膨润土对人工配水模拟受污染河水进行吸附，研究发现：粉末活性炭对氨氮的最大吸附量为2.3mg/g，且在吸附20min后达到饱和，吸附容量小于膨润土的5.57mg/g，吸附饱和时间也小于膨润土的3h。这是因为膨润土的主要成分为蒙脱石，除了具有很大的内比表面积，还有较强的离子交换性。田琳等通过烧杯试验以颗粒活性炭和天然沸石对人工配水模拟氨氮废水进行吸附，发现颗粒型活性炭对氨氮的最大吸附量不足0.6mg/g，小于天然沸石的1.2mg/g。 因为沸石不仅具有巨大的比表面积和强烈的静电吸引力，还具有离子交换性。

快盈lV500 2、改性活性炭吸附水中氨氮性能

快盈lV500 活性炭改性方法有酸改性、碱改性、负载改性、等离子体改性、加热改性、超低温预处理+迅速升温、纳米银离子负载处理等。目前针对吸附水中氨氮的活性炭改性常用的方法是酸改性和负载改性，酸改性主要是使活性炭表面产生大量新的微孔并将已有的微孔转化为中孔，且增加活性炭表面酸性官能团的种类和数量，由酸性官能团与氨分子的化学作用促进活性炭对氨氮的吸附能力。酸改性既可以应用于制备活性炭的原材料，又可以应用于成品活性炭；负载改性是在活性炭表面增加可与铵根离子或氨分子反应的原子或化合物，从而改善活性炭对氨氮的吸附性能。负载改性一般应用于成品活性炭。

快盈lV500 2.1 活性炭制备的原材料改性

快盈lV500 制备活性炭需对原材料进行炭化和活化，炭化通常是在氮气氛围中加热升温，使原材料中可挥发的非碳组分被排出并形成乱层类的石墨结构；活化即对原材料改性，通过使用活化剂在一定活化温度下使炭化产物生成大量的孔隙结构和巨大的比表面积及不同的官能团。

快盈lV500 刘雪梅等通过烧杯试验，以油茶壳为原料，采用不同浓度碳酸钾溶液对其改性，用改性材料制备的活性炭对人工配制模拟氨氮废水进行吸附，研究发现：活化温度为750℃时用250g/L碳酸钾溶液改性材料制备的活性炭对20mg/L氨氮溶液的最大吸附量可达10.06mg/g。因为碳酸钾与活性炭发生反应，从而对活性炭产生刻蚀作用，形成大量微孔，并且高温活化使活性炭内部的大量官能团暴露出来，其中包含能够与铵根或氨分子发生反应的官能团，进而增强活性炭对水中氨氮的吸附性能。丁绍兰等用花生壳作为原材料，用1mol/L氢氧化钾、磷酸和氯化锌分别对其进行改性后制备活性炭，通过烧杯试验对模拟制革废水中氨氮进行吸附，研究发现：用磷酸改性的花生壳所制备的活性炭投加量为0.6g时对100mg/L氨氮溶液的去除率最大，达73%，通过计算得出吸附量为12.17mg/g。因为采用磷酸改性的花生壳所制备的活性炭不仅表面微孔数量大大增加，还形成新的酸性官能团如羧基，羧基类基团中所包含的酸酐与氨分子进行化学反应，从而增强了活性炭对水中氨氮的吸附能力。

2.2 活性炭成品改性

制备活性炭对原材料进行炭化和活化时，随着炭化和活化程度的加深，活性炭的灰分也增加，影响其吸附性能。对成品活性炭进行改性就是将活性炭研磨后置于烧杯中，直接加入一定量的改性剂，在一定温度下通过振荡、焙烧，去除活性炭的灰分，并促进其微孔的形成或产生新的官能团，从而增强其吸附能力。

王芳于滨州市材料化学重点实验室用分别经硝酸铁、硝酸锌和硝酸铜溶液改性的活性炭对氯化铵模拟溶液进行吸附试验，研究发现：活性炭载铜改性效果最好，载铜7%改性后的活性炭对50mg/L氨氮溶液的吸附量达8.6mg/g。因为活性炭对氨氮的吸附主要依靠物理吸附，而负载的铜达到一定量时，恰好不堵塞活性炭内部孔隙，并与氨分子进行化学反应，在物理吸附的基础上增加了化学吸附，因此活性炭对水中氨氮的吸附性能有所提高。

3、结语

未改性活性炭对水中氨氮的吸附主要依靠物理吸附，其吸附量较小；而经过对原料改性制备活性炭或直接对成品活性炭进行改性，均增强其对水中氨氮的吸附性能，原因是经过改性，一方面因为增加了活性炭的微孔和中孔数量，使其比表面积增加，另一方面则是引入了新的官能团，尤其是羧基、羟基等酸性官能团，加强了化学吸附。