活性炭和生物炭的區(qū)別

活性炭和生物炭的區(qū)別，活性炭和生物炭都是含碳熱解材料，是環(huán)境技術(shù)的重要產(chǎn)品，并且為了多種目的進(jìn)行了深入研究。這些材料之間的嚴(yán)格區(qū)分并不總是可能的，也缺乏普遍接受的術(shù)語。然而，對這兩種材料的研究越來越重疊：吸附和修復(fù)是活性炭領(lǐng)域，現(xiàn)在也可以通過生物炭研究來解決這一問題。因此，關(guān)于活性炭和生物炭的區(qū)別的研究和知識領(lǐng)域的認(rèn)識對于設(shè)計關(guān)于熱解碳質(zhì)材料的新型研究是必需的。在這里，我們根據(jù)其歷史描述了活性炭，生物炭和其他熱解碳質(zhì)材料(如木炭)的分割范圍和共同點，定義和生產(chǎn)技術(shù)。

活性炭和生物炭都是熱解碳質(zhì)材料。它們通過碳質(zhì)原料的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化(熱解或/和活化)而產(chǎn)生。活性炭由任何碳源(化石，廢物或可再生資源)生產(chǎn)，并被設(shè)計用作吸附劑以去除氣體和液體中的污染物。因此，它被定義為污染物吸附材料，在其生產(chǎn)材料的可持續(xù)性供給情況一般，使用后活性炭的處理方法較少。生物炭由可持續(xù)采購的生物質(zhì)生產(chǎn)，用于農(nóng)業(yè)(如土壤)的非氧化應(yīng)用，也作為工業(yè)生產(chǎn)過程的原材料進(jìn)行討論。如果生物炭被用作燃料，當(dāng)它被燃燒和碳轉(zhuǎn)化(氧化)成CO 2，它實際上是分類為木炭。這兩種材料都有其獨特的歷史，廣泛分離的科學(xué)界和分離的文學(xué)體。不幸的是，普遍接受的術(shù)語和定義缺乏。

然而，隨著活性炭和生物炭的應(yīng)用日益重疊，在每種情況下對其他領(lǐng)域的認(rèn)識可能是有益的。作為一個例子，現(xiàn)在既活性炭和生物炭用于土壤修復(fù)，這一直是之前僅活性炭的應(yīng)用。當(dāng)應(yīng)用程序之后不去除活性炭和如果此活性炭可再生原料產(chǎn)生和相符進(jìn)一步規(guī)范，它可以被認(rèn)為是生物炭。此外，有越來越需要在環(huán)境技術(shù)專門吸附劑包括廢水處理和土壤修復(fù)，導(dǎo)致許多研究在可能取代常規(guī)活性炭基于生物炭的材料[。因此，這次文章內(nèi)容的目的是提供關(guān)于活性炭和生物炭以及相關(guān)熱解碳質(zhì)材料的定義，用途和生產(chǎn)的概述，以突出它們的相似性和差異。

活性炭

活性炭最初被定義為“任何形式的能夠吸附的碳”。歷史上，它始于使用木炭作為吸附劑，可追溯到羅馬帝國和中國帝國，甚至有可能更進(jìn)一步。羅馬人意識到木炭可以凈化水。然而，盡管木炭用于凈化的歷史悠久，但人類用了3000多年的時間來優(yōu)化木炭以去除特定的污染物。1863年，斯密特觀察到木炭從空氣中去除氧氣長達(dá)一個月的時間。然而，并非所有的木炭都具有相同的能力，動物骨基木炭比木基木炭具有更高的生產(chǎn)能力。這是快速增長的有關(guān)木炭的差異和特性的研究領(lǐng)域的起點，這些差異和特征會導(dǎo)致不同的吸附特性。

早在19世紀(jì)就有人注意到木炭還含有各種吸附有機(jī)化合物。因此，第一次活化在減少生產(chǎn)后吸收的化學(xué)物質(zhì)。熱活化認(rèn)為是唯一能從木炭表面去除被吸附的有機(jī)化合物的技術(shù)。木炭骨架仍然存在，并且新的表面區(qū)域產(chǎn)生(孔隙)。因此，化學(xué)基團(tuán)變得活躍，即可用于吸附。有了這個，木炭活化和活性炭的科學(xué)開始了。

有幾個復(fù)雜的因素妨礙了吸附機(jī)制的確定。第一個因素是木炭即使在環(huán)境條件下也會被改變。在實驗室條件下儲存后，N2的吸附容量發(fā)生了三倍的變化。第二個因素是即使木炭上的無機(jī)沉淀鹽(灰分含量)也對吸附過程有貢獻(xiàn)。

除了吸附，活性炭也可以作為催化劑，例如，在厭氧還原偶氮染料，并支持自由基的形成以氧化染料或污染物在(電化學(xué))氧化處理工業(yè)廢水。還用于在微生物燃料電池。今天，有幾個市場正在增加全球?qū)钚蕴康男枨蟆＿@些措施包括飲用水調(diào)節(jié)，儲能技術(shù)以及由新法規(guī)驅(qū)動的環(huán)境技術(shù)，例如，對發(fā)電廠汞排放實施清理要求。

生物炭

生物質(zhì)燒焦被認(rèn)為是轉(zhuǎn)化土壤的高產(chǎn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。因此，生物炭最初被定義為用于農(nóng)業(yè)目的的碳化生物質(zhì)。雖然最初的辯論集中于直接將生物炭應(yīng)用于土壤，但現(xiàn)在所謂的生物炭級聯(lián)使用將其描述為一種多功能材料，可用于解決生命周期內(nèi)的若干挑戰(zhàn)。例如，生物炭可用作飼料添加劑，以改善反芻動物或家禽的健康和生產(chǎn)力。當(dāng)喂食的生物炭再次與動物糞便一起排泄時，它以新鮮的形式以及在堆肥過程中減少糞便中的氣味和營養(yǎng)損失。最后，當(dāng)含有糞肥或堆肥的生物炭用于土壤時，生物炭可作為緩釋肥料。此外，生物炭用于可生物降解的包裝材料，以延長水果和蔬菜的保存期限，最終在共同堆肥包裝盒后改善土壤質(zhì)量。

活性炭的改性介紹

除了多孔形態(tài)，表面的化學(xué)特征決定了活性炭的吸附特性。修飾指優(yōu)化表面化學(xué)吸附特定的山梨酸鹽。定義了氧化，硫化，氮化和配位功能化處理的種類。

活性炭材料的氧化修飾是不一樣的活化，作為氧化是由過氧化氫(H進(jìn)行2 ö 2)或硝酸(HNO 3)在低溫下(室溫到100℃)和主要目的在于產(chǎn)生氧化官能團(tuán)，而不是增加表面積。事實上，由于多孔結(jié)構(gòu)的破壞，特別已知HNO 3會降低比表面積和孔體積。活性炭的氧化和臭氧氧化改性也可以被認(rèn)為是物理/熱激活。

硫化通過用SO 2或H 2 S還可能對孔隙率的破壞作用，但可以是，例如，顯著地增加對汞的吸附能力。

活性炭的氮化或氮修改主要由用氨處理(NH實現(xiàn)3)以氣態(tài)或溶解狀態(tài)，以增加的極性和堿性，以優(yōu)化吸附，但也活性炭的催化性能。例如，對于生物炭來說使用硝化和隨后的還原來提高銅的吸附。

使用配位體進(jìn)行功能化主要是為了優(yōu)化活性炭上的金屬吸附，盡管它似乎很容易適應(yīng)于優(yōu)化例如用于土壤改良的生物炭的營養(yǎng)載體行為。為此，活性炭用復(fù)雜的有機(jī)液體處理。

本綜述概述了活性炭和生物炭的定義。強(qiáng)調(diào)，活性炭和生物炭的嚴(yán)格區(qū)分主要取決于這些材料的最終用途。對活性炭和木炭的研究遠(yuǎn)比生物炭早，并且為生物炭提供了大量有益的信息來源。對于活性炭和生物炭的比較研究，兩種材料可以分別使用不同的浸漬比例和燃盡速率從相同的原料生產(chǎn)，從非活化的活性炭/生物炭生產(chǎn)比較系列。這樣的研究將允許進(jìn)行總體經(jīng)濟(jì)評估，因為將存在例如污染物吸附能力(隨著激活程度的增加而增加)和產(chǎn)量(隨著激活程度的增加而降低)的權(quán)衡。