1、為了強(qiáng)化活性炭選擇性吸附能力以及提高其吸附性能，必須對(duì)吸附質(zhì)和吸附劑的物性差異以及相互作用機(jī)理有系統(tǒng)且全面的的認(rèn)識(shí)，需系統(tǒng)地量化分析吸附質(zhì)在活性炭上的吸附性能與微尺度結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。
　　本研究從針對(duì)活性炭對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)的吸附現(xiàn)象，以活性炭和VOCs微尺度結(jié)構(gòu)與表面物理化學(xué)性質(zhì)影響有機(jī)氣體吸附性能這一認(rèn)識(shí)為出發(fā)點(diǎn)，利用恒溫吸附實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)活性炭吸附VOCs進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，深入探討VOCs在活性炭多孔介質(zhì)內(nèi)復(fù)

2、雜的表面物理化學(xué)狀態(tài)和相互作用機(jī)制。借助紅外光譜分析、顯微觀測(cè)分析、比表面積及孔隙分析、元素分析、Boehm滴定分析等手段，對(duì)活性炭進(jìn)行表征。利用理論方法分析吸附性能等參數(shù)，結(jié)合活性炭表征結(jié)果，探討了活性炭吸附性能與吸附質(zhì)和吸附劑物性的宏觀微觀構(gòu)效關(guān)系，為新型活性炭制備以及吸附凈化回收VOCs工業(yè)過程與配套裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
　　研究包括五個(gè)部分:
　　(1) VOCs物性對(duì)活性炭吸附性能影響的研究。研究表明:活性炭

3、對(duì)VOCs的飽和吸附量跟VOCs的分子動(dòng)力學(xué)直徑、分子量、密度、沸點(diǎn)、飽和蒸汽壓、極性存在著密切關(guān)系，跟VOCs前四種物性因素呈現(xiàn)正線性關(guān)系;跟后兩種物性因素呈現(xiàn)負(fù)線性關(guān)系。
　　(2)活性炭孔結(jié)構(gòu)特性對(duì)吸附VOCs影響的研究。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):活性炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，傳質(zhì)速率越慢，良好的孔結(jié)構(gòu)梯度分布有助于加強(qiáng)活性炭?jī)?nèi)部吸附質(zhì)的擴(kuò)散。吸附質(zhì)分子直徑越小，在吸附劑中越容易擴(kuò)散;利用不同孔徑區(qū)間下的孔容與吸附量之間的相關(guān)系數(shù)關(guān)系可以較好地

4、解釋吸附質(zhì)在活性炭?jī)?nèi)部的擴(kuò)散過程。
　　(3)復(fù)合氧化改性對(duì)活性炭物性及其吸附甲苯性能影響的研究。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):強(qiáng)氧化劑預(yù)處理活性炭有助于熱復(fù)合氧化改性中活性炭微孔孔容的增大;活性炭表面含氧基團(tuán)由化學(xué)氧化改性和熱復(fù)合氧化改性共同作用產(chǎn)生，熱改性溫度較低時(shí)，其主要由化學(xué)氧化改性生成，溫度較高時(shí)，酸性基團(tuán)則主要來源于氧氣與活性炭表面的氧化反應(yīng);酸性基團(tuán)的存在能夠促進(jìn)活性炭吸附甲苯;控制合理的熱復(fù)合氧化改性條件，既可以增加活性炭表面酸性

5、基團(tuán)，又可擴(kuò)充微孔孔容，從而綜合提升了活性炭對(duì)甲苯的吸附能力。
　　(4)有機(jī)酸改性對(duì)活性炭物性的影響，探討了吸附時(shí)間、濃度和溫度對(duì)活性炭吸附二甲苯的動(dòng)態(tài)過程的影響，研究其在不同吸附條件下對(duì)二甲苯的氣相吸附動(dòng)力學(xué)及吸附平衡。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):有機(jī)酸改性活性炭是一種成功的提高活性炭對(duì)二甲苯吸附容量的方法。改性后活性炭的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)均有不同程度的減小，經(jīng)FTIR驗(yàn)證，改性后活性炭表面生成羥基、酮基、羧基、S=O等官能團(tuán)。吸附溫度降低，二甲苯進(jìn)氣

6、濃度增大，則活性炭的吸附速率增大，平衡吸附量增大。Bangham動(dòng)力學(xué)模型能很好地描述4種活性炭對(duì)二甲苯的吸附動(dòng)力學(xué)過程，其擬合的相關(guān)系數(shù)R2均高于0.997。
　　(5) VOCs吸附性能參數(shù)優(yōu)化及宏觀微觀構(gòu)效關(guān)系研究。利用正交分析與多元回歸分析的方法，通過Design Expert7.0軟件對(duì)活性炭改性及其吸附VOCs過程進(jìn)行優(yōu)化，研究了活性炭在不同改性條件下物性的變化，探討了活性炭物性對(duì)于VOCs吸附性能的作用。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)