摘要：活性炭應用領城比較廣，比如石化行業、電力行業、食品行業、黃金行業等。這些行業主要看重的是活性炭自身的吸附能力，但是在實際應用過程中，活性炭原本的吸附能力可能并不能滿足行業要求，因此只能夠通過活性炭表面改性來提高吸附能力。通常情況下，各個領域使用的活性炭都是改性之后的活性炭。

活性炭主要成分是炭，除此之外，還有少量的化學結合元素以及灰分。化學結合元素主要是因為活性炭在沒有碳化之前而存留在炭中，而灰分則是活性炭重要的無機組成部分，但是正是因為這種成分，會造成活性炭二次污染，所以需要非常小心。

1、活性炭表面化學性質

在活性炭液相吸附過程中或活性炭作為催化劑載體，不但炭表面化學特性對吸附性能產生明顯影響，活性炭的化學特性同樣對其吸附性能也產生重要的影響。而目前有關活性炭表面化學的報道卻是越來越多。

活性炭的吸附特性不但取決于它的孔隙結構，而且取決于其表面化學性質，表面化學性質決定了活性炭的化學吸附。化學性質主要由表面的化學官能團的種類與數量、表面雜原子和化合物確定。不同的表面官能團、雜原子和化合物對不同的吸附質的吸附有明顯差別。因此對活性炭表面化學結構進行化學改性，使其吸附具有更高的選擇性具有重要的意義。

活性炭表面官能團一般分為含氧官能團和含氮官能團，含氧官能團主要有羧基、酚羥基、羰基、內酯基及環式過氧基等，含氮官能團可能存在形式有兩類酰胺基、酞亞胺基、乳胺基，類吡咯基類吡嘧啶基等。

2、活性炭表面化學改性技術

表面官能團是活性碳的活性中心，直接決定著活性炭表面的各種化學性。但表面官能團的各種性質則與原材料以及活化方法有著直接關系。所以只要對原材料或者是活化方法進行改進，就能夠改變活性炭的性能。

2.1表面氧化改性。

技術人員使用強氧化劑，在特定的溫度環境下，處理活性炭，以此保證活性炭表面擁有更多的氧酸性基團，使其表面極性更強，零電點pH值更低。現實應用中已經發現，活性炭表面極性越強，越具有非常好的吸附性。

現階段，用于活性炭表面氧化改性的原材料有很多，其中比較常見的有HNO₃、H₂O₂、HClO等。某學者使用HNO₃來進行試驗研究。研究發現，活性炭表面使用HNO₃氧化處理之后，吸附性更為提高，尤其是對三鹵甲烷此種作用更加明顯。還有些學者使用HNO₃、HClO等兩者原材料來進行試驗，試驗結果發現，使用HNO₃來處理活性炭表面，不僅使得酸性基團數量明顯增多，而且還使活性炭表面微孔結構出現了明顯的塌陷，但是活性炭表面使用HClO進行試驗之后發現，氧基團數量明顯增加，但是微孔結構并沒有出現明顯變化，此外比表面積也未發生過于明顯的變化。

另外，還有很多學者使用不同的方式對活性炭表面氧化進行了改性試驗，均得到了相應的數據。

2.2表面還原改性

試驗技術人員利用還原劑，在特定溫度環境下來進行表面還原改性試驗。如果試驗成功，則活性炭表面對非極性比較強的物質就會具有明顯吸附性。這主要是因為還原劑的應用，使得活性炭表面原有的堿性基團數量明顯增加，而堿性基團數量越多，活性炭表面非極性就越強，因此活性炭表面對具有非極性特性的物質也就更加的敏感。

某學者使用H₂來進行試驗發現，應用H₂之后，活性炭表面氧酸性官能團數量明顯減少，變為了CO₂、CO等物質，這些物質從活性炭表面脫離，因此使得氧酸性官能團數量明顯下降，而堿性官能團數量則增加。有些學者使用氨水以及苯胺還原劑來進行試驗研究，研究發現活性炭表面使用這兩種還原劑改性之后，表面陰性基團的非極性吸附能力明顯增強。這主要是因為氨水以及苯胺屬于極性物質，能夠與活性炭進行化學反應，加熱出去之后，表面孔半徑明顯擴大，這樣離子就會進入到空隙中，增加了表面電負性，進而提升了活性炭表面的非極性吸附能力。

2.3表面酸堿改性

現如今，活性炭使用的過程中，都會遇到類型少，技術水平低的問題，真正功能化活性炭非常少，但是對其進行酸堿改性之后，上述都能夠有效的解決。

目前，技術試驗人員應用多的酸堿改性劑有HNO₃、H₂O₂、HClO以檸檬酸等。某學者選擇使用HNO₃以及NaOH與NaCl混合液兩種酸堿改性劑，通過兩次表面酸堿改性之后，活性炭澤表面吸附速度明顯加快，吸附容量也明顯增多。

2.4表面等離子體改性

傳統活性炭表面堿性官能團的引入，主要是通過氨水浸漬和高溫脫氧等方法。近年來研究表明，通過氧氮等離子體和CF4等離子體改性活性炭表面引入含氧、氮和含氟的官能團在一些特殊領域的應用表現出良好的效果。

有學者等用低壓O₂/N₂等離子體對商品煤基活性炭進行表面改性，研究發現活性炭經P-O₂改性后在炭表面上引入大量的含氧官能團，經P-N₂改性的活性炭隨著活性炭表面改性強度的提高，表面含氧酸性官能團逐漸減少含氮官能團逐漸增加，獲得富含硝基、胺基和酰胺基的活性炭。且在同功率下P-O₂改性時活性炭燒失率比P-N₂改性的高，在P-O₂改性過程中活性炭燒失率隨等離子體發生功率的增加而升高，而在P-N₂改性過程中活性炭燒失率隨著等離子體發生功率的變化存在一峰值：在低功率范圍內隨功率的增加而加大，在高功率范圍內隨功率的進一步加大反而降低。

還有學者等對活性炭纖維進行遠程等離子體表面改性研究發現，在遠程區等離子體中電子離子對樣品的刻蝕作用被抵制，活性炭纖維經遠程等離子體表面改性后，其表面含氧官能團增加，對堿性染料結晶紫的吸附性能增強；當放電時間、放電功率、放電壓力一定時從放電區至遠程區40cm處，P-N₂處理后的活性炭纖維的吸附能力明顯增強，遠程區40cm以遠，活性炭纖維的吸附力基本穩定；當放電壓力、放電功率、遠程距離一定時，隨放電時間增加，活性炭纖維表面生成更過的自由基，表面酸性增強，對堿性染料結晶紫的吸附能力增強。

3、結束語

綜上所述，可知活性炭表面改性之后，吸附性能會更加優良，更能夠滿足現實需求，但是這些改性效果的好壞主要取決于改性原材料的選擇是否合理，因此做好改性劑的選擇至關重要。在未來的應用過程中，活性炭表面改性也會更為試驗研究的重點。我國相關學者專家還需要進一步研究。