氧化處理對(duì)椰殼炭表面基團(tuán)在水中的特性分析。

 　  椰殼活性炭表面的四種官能團(tuán)，初以內(nèi)酯形式存在，采取了一種鄰位羥基內(nèi)醚的結(jié)構(gòu)，由于堿的作用才變成敞開(kāi)型、浩性炭的表面官能團(tuán)參與有機(jī)化學(xué)中已知的那些通常的化學(xué)反應(yīng)。即羧基和重氮甲烷、醇、乙酷氯、亞硫酰二氯反應(yīng);苯酚和對(duì)硝基氯化苯反應(yīng);乙醇鹽和羧基反應(yīng)并再和輕胺反應(yīng)而形成肟。關(guān)于活性炭表面官能團(tuán)的鑒定，由于難于使用紅外光譜等測(cè)定手段，所以試用已知的化學(xué)反應(yīng)對(duì)這些官能團(tuán)進(jìn)行鑒定。這類(lèi)鑒定是利用有機(jī)化合物的羧基、醇、醌等的反應(yīng)性，鑒定氫氧根的方法和二氧化硅、氧化鋁等金屬氧化物的表面氫氧根的簡(jiǎn)單方法相同。

　　有機(jī)官能團(tuán)和表面氧化物由于其極性和本身的酸堿性，影響活性炭的疏水性，也影響活性炭的某些吸附性能。如影響活性炭對(duì)酸和堿的吸附。據(jù)日本報(bào)道，通過(guò)在活性炭表面導(dǎo)人有機(jī)官能團(tuán)或表面氧化物制得了具有特殊吸附性能的親水性活性炭。

    椰殼活性炭表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析表征：活性炭上的主要雜原子是氧原子，常見(jiàn)的官能團(tuán)為羧基、內(nèi)酯基、羥基和酚羥基。這些基團(tuán)使活性炭在水中呈兩性。利用這種酸堿特性可以測(cè)定出表面的含氧基團(tuán)。

　　(l)Boehm滴定法它根據(jù)不同強(qiáng)度的堿性與酸性表面氧化基團(tuán)反應(yīng)的可能性對(duì)含氧官能團(tuán)進(jìn)行定性與定量分析。一般認(rèn)為，NaHCO3(pK=6.37) 僅中和炭表面的羧基，NazCO3(pK=10.25)可中和炭表面的羧基及內(nèi)酯基，而NaOH (pK=15.74) 可中和炭表面的羧基、內(nèi)酯基和酚羥基。根據(jù)堿消耗量的不同，可計(jì)算出相應(yīng)的官能團(tuán)的量。
　　(2)零電荷點(diǎn)PZC水溶液中固體表面凈電荷為零時(shí)的pH值，稱(chēng)為零電荷點(diǎn)PZC (point of zero charge), PZC 為表征活性炭表面酸堿性的一個(gè)重要參數(shù)。而IEP為水溶液中固體表面電勢(shì)為零時(shí)的PH值，稱(chēng)為等電點(diǎn)(soelectric point) 。如果不存在除H+, OH-之外的吸附離子，則pHpzc=pHiEp。如果發(fā)生非電勢(shì)決定離子的特殊吸附，則兩者向相反的方向偏移。PZC與活性炭酸性表面氧化物特別是羧基有密切的關(guān)系，它與Boehm滴定存在著很好的相關(guān)關(guān)系。IEP一般通過(guò)電泳法測(cè)定。有研究認(rèn)為通過(guò)電泳法測(cè)得的lEP為活性炭的外表面特征，由于OH- 和H+比活性炭的微孔要小。因此，通過(guò)滴定法測(cè)定出的PZC，對(duì)應(yīng)的是活性炭的全部表面或絕大部分表面特征。
　　(3) X射線光電子能譜XP Sxps (天ray photoelectron spectroscopy)是一種有效的監(jiān)測(cè)表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析手段，采用Gaussion/Lorent;zian 函數(shù)所得譜圖進(jìn)行曲線擬合，該技術(shù)依據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)來(lái)測(cè)定表面元素的原子的價(jià)電子或內(nèi)層電子的結(jié)合能。原子被高能x射線轟擊，能發(fā)射出的電子或內(nèi)層電子的結(jié)合能。原子被高能X射線轟擊，能發(fā)射出的光電子其平均逃逸深度為0.5~2nm，故只能探測(cè)位于表面的物種。其主要用途是用于測(cè)定由表面元素引起發(fā)射光電子的結(jié)合能發(fā)生位移的化學(xué)環(huán)境的變化。通過(guò)對(duì)特定的原子的鍵能進(jìn)行掃描不僅可以定量測(cè)定樣品表面的元素組成，而且可以分析元素的結(jié)合形式。
　　(4)傅里葉變換紅外光譜法FT-IR 紅外光譜可以測(cè)量分子的轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)和振動(dòng)態(tài)，從而可以得出關(guān)于被吸附物質(zhì)中心及被吸附物質(zhì)表面之間鍵合的性質(zhì)。由于活性炭為黑色，對(duì)紅外輻射吸收強(qiáng)，同時(shí)表面不均勻的物理結(jié)構(gòu)又加大了紅外光的散射，而且極易于采用紅外光譜分析。而傅里葉變換紅外技術(shù)(Four;ertransform infrared, spectroscopy, FT-IR)，由于采取了干涉光裝置，來(lái)啟全光譜的輻射在整個(gè)掃描期間始終照射在檢測(cè)器上，使光通量增大，分辨率提高。FT-IR 偏振性較小，可以累加多次，快速掃描后進(jìn)行記錄。己成為活性炭表面官能團(tuán)定性分析的有力工具。
　　(5) 熱重分析 根據(jù)不同官能團(tuán)的熱穩(wěn)定性不同，在惰性氣體中熱分析，得到樣品失重的微分曲線和積分曲線。失重曲線可間接反映出活性炭的表面結(jié)構(gòu)尤其是表面官能團(tuán)的種類(lèi)。

    由椰殼活性炭結(jié)構(gòu)的小單位原子開(kāi)始，而后解析其結(jié)構(gòu)單元，對(duì)椰殼活性炭的機(jī)能基礎(chǔ)的原子性結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。碳原子具有 (2S) 2、(2p)2兩種價(jià)電子，化學(xué)結(jié)合時(shí)形成Sp、Sp2、SP3三種混合軌道。特別是構(gòu)成活性炭的基本結(jié)構(gòu)單元時(shí)結(jié)構(gòu)，是由sp2混合軌道所形成的、結(jié)合角為I20°的平面結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，一種二元格子結(jié)構(gòu)，，可以說(shuō)是椰殼活性炭的碳原子排列中所能見(jiàn)到的唯一的規(guī)則結(jié)構(gòu)。由這樣排列的碳原子所形成的基底面規(guī)則性地積層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的三元結(jié)晶稱(chēng)作石墨。在X射線衍射中能觀察到三元結(jié)構(gòu)形成的峰，但是，構(gòu)成椰殼活性炭的孔璧的碳素固體雖然叫做石墨狀微晶，二元格子卻沒(méi)有采取石墨那樣規(guī)則性的亂層結(jié)構(gòu)。