改性活性炭的制备及其对金吸附性能的研究_郭林中.pdf

2014 年 7 月 July 2014 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 33，No． 4 528 ～534 收稿日期 2013 －12 －11; 修回日期 2014 －02 －18; 接受日期 2014 －05 －06 作者简介 郭林中 ， 助理工程师， 从事岩矿分析测试工作。E- mail ybbssk100126． com。 文章编号 02545357 2014 04052807 改性活性炭的制备及其对金吸附性能的研究 郭林中，韦瑞杰，王海潮，魏建录 河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000 摘要 活性炭因具有良好的吸附性能而得到广泛应用， 但其吸附能力有限。 本文采用氟化氢铵和不同浓度硝酸 0 ～80 硝酸 对活性炭进行表面改性 处理， 利用扫描电镜 SEM 、 傅里叶变换红外光谱法 FT － IR 、 BET 氮吸附 法、 Boehm 滴定法对改性前后活性炭进行了表征分析， 并比较了改性前后的 活性炭对 Au Ⅲ 的吸附效果。结果表明 随着硝酸浓度的增加， 改性活性 炭的灰分、 平均比表面积、 孔隙容量、 吸附孔径均有不同程度的降低， 发达的 微孔结构受到影响， 表面性能降低不利于增加其吸附容量; 但表面含氧官能 团羟基、 羧基数量均明显增加， 活性炭的极性、 亲水性、 催化性能、 表面电荷 和骨架电子密度发生改变， 对金属离子的吸附选择性和吸附能力有所提高。 20硝酸改性活性炭的平均比表面积、 孔径容量、 吸附孔径减小程度较低， 酚羟基含量和含氧官能团总量分 别却增加了 168． 3、 109． 1; 用于吸附 Au Ⅲ 的回收率可达99． 1， 较未改性的活性炭提高最大， 金测定 值的精密度好 相对标准偏差为 0． 6 ～1． 4 ， 准确度高。表征分析表明， 改性活性炭对金的吸附是表面 物理吸附和官能团化学吸附并存的过程， 而且官能团化学吸附起主要作用。 关键词 活性炭; 改性; 金; 吸附性能 中图分类号 O614． 123文献标识码 A 随着工业的迅速发展， 黄金的需求量越来越大， 而金矿石的特性决定着在应用吸附工艺回收时， 必 须使用吸附容量大和选择性好的吸附剂提高金的回 收率 ［1 ］。分析近年来金的富集分离方法的进展情 况可以看出， 新的富集分离方法 如泡沫塑料富集 分离法、 离子交换纤维素富集分离法 虽然经近年 的开发和研究， 在生产中得到了一定范围的应用， 但 是由于传统的富集分离方法， 尤其是活性炭提金方 法具有工艺流程简单、 金回收率高、 投资省、 成本低 和占地面积小等优点， 仍然在目前黄金分析测定中 发挥着重要作用 ［2 －3 ］。 活性炭是一种具有发达孔隙结构、 广大比表面 积和优良吸附性能的含碳物质， 它主要由碳元素组 成， 同时也含有氢、 氧、 硫、 氮等元素， 以及一些无机 矿物质 ［4 ］。活性炭作为吸附剂具有很大的优越性， 其吸附特性取决于它的孔隙结构及其表面化学性 质， 表面结构特性包括比表面积和孔径大小分布， 通 常比表面积越大、 孔隙越多、 表面官能团越丰富， 其 吸附能力越强 ［5 ］。但是普通活性炭的比表面积小、 孔径分布不均匀和吸附选择性能差， 故普通活性炭 需要进一步的改性以满足实验和工程需要 ［6 ］。活 性炭化学改性就是用一定的化学方法处理活性炭， 使其孔隙密度、 孔径分布以及表面官能团的性质和 数量发生变化， 增大其比表面积、 增多孔隙、 增加官 能团数量， 提高吸附性能 ［7 ］。 活性炭自身特性决定其对金具有良好的吸附性 能， 由于不同厂家生产活性炭所用的原料及处理方 法的不同， 影响活性炭的质量、 结构和性能， 因此对 金的吸附性能也不同， 但吸附能力有限。目前， 活性 炭提金的研究大多集中在活性炭的不同原料来源， 包括木质活性炭、 果壳活性炭、 兽骨活性炭、 矿物原 料活性炭等 ［8 －9 ］。因 F－ 有较强的电负性能吸附一 部分金属离子和杂质 ［10 ］， 有效去除活性炭表面杂质 且经硝酸改性后可增加表面官能团种类和数量， 增 825 ChaoXing 强活性炭的吸附能力。鉴于此， 本文作者根据目前 大部分地质、 黄金矿山、 冶炼等金检测单位实际情 况， 采用氟化氢铵溶液与强氧化剂硝酸在常规条件 下对活性炭进行浸泡处理， 运用现代分析方法， 如扫 描电镜 SEM 、 傅里叶变换红外光谱法 FT － IR 、 BET 氮吸附法对活性炭改性前后进行表征， 研究了 活性炭改性前后的比表面积、 孔径容量、 吸附孔径、 含氧官能团变化。并通过吸附实验考察改性活性炭 对金吸附性能的影响， 对其机理进行了初步探讨， 以 期为硝酸改性活性炭提取金的实际应用提供理论 依据。 1实验部分 1． 1仪器及工作条件 600/211436 型火焰原子吸收分光光度计 北京 科创海光仪器有限公司 。仪器工作条件为 灯电 流 6 mA， 光谱带宽0． 4 nm， 燃烧器高度10 mm， 空气 流量7． 0 L/min， 乙炔流量1． 0 L/min， 积分时间2 s。 Nova NanoSEM 450 场发射扫描电子显微镜 FEI 香港有限公司 。 VERTEX 70 傅里叶变换红外光谱仪 德国 Bruker 公司 。 ASAP2020M C 比 表 面 积 测 试 仪 美 国 Micromeritic 公司 。 TW －2A 型真空泵 上海树立有限公司 。 1． 2金标准溶液和主要试剂 金标准储备液 200 μg/mL 称取 0． 2000 g 高 纯金置于烧杯中， 加 50 mL 王水， 低温溶解， 转移到 1000 mL 容量瓶中， 稀释至刻度， 摇匀， 于避光处保 存。 氟化氢铵、 氢氧化钠、 碳酸氢钠、 动物胶 均为分 析纯， 购自天津市恒兴化学试剂制造有限公司。 碳酸钠 基准物 。 浓盐酸、 浓硝酸 均为分析纯， 购自洛阳市化学 试剂厂。 分析所用玻璃器皿均经过 20 王水浸泡处理， 蒸馏水洗净风干， 实验用水均为一次蒸馏水。 1． 3活性炭改性方法和表征 1． 3． 1改性活性炭的制备 氟化氢铵预处理活性炭 将市售粉末状活性炭 经蒸馏水洗净， 自然风干; 加入 10 的氟化氢铵溶 液浸泡12 h， 结合抽滤装置用蒸馏水冲洗5 次， 再移 入干燥箱在 100℃下干燥 1 h， 置于干燥器中备用。 硝酸氧化改性 配制 20、 50、 80 的硝酸。 以上所得活性炭粉分别取50 g， 加入100 mL 不同浓 度的硝酸， 在 15 ～20℃室温条件下浸泡 12 h， 过滤， 用蒸馏水反复冲洗至滤液的 pH 为中性。接着放入 100℃干燥箱烘干， 再转移至 200℃马弗炉中 1 h 恢 复其活性， 待冷却后， 干燥保存待用。 上述用 20、 50、 80 硝酸处理的活性炭， 样 品分别标记为 20 － AC、 50 － AC、 80 － AC。未 经改性处理的活性炭， 样品标记为 0 － AC。 1． 3． 2活性炭改性前后表征 1 灰分含量测定 依据国家标准 GB/T 12496． 31999 测定灰分 含量。将 30 mL 瓷坩埚置于马弗炉内， 于 1000℃下 灼烧 30 min 取出冷却， 放入干燥器中至室温， 准确 称量其质量 m1。取干燥后的活性炭1． 0 g 左右加入 瓷坩埚中， 准确称量 m2， 于 700℃下灼烧 2． 5 h 至恒 重。从马弗炉中取出冷却放入干燥器中冷却至室 温， 准确称量其质量 m3。 计算灰分含量的公式如下 灰分含量 m3－ m1 m2－ m1 100 2 SEM 电镜扫描分析 将 0 － AC、 20 － AC、 50 － AC、 80 － AC 四个干燥试样经压片后， 在 Nova NanoSEM 450 型场 发射扫描电子显微镜上观察改性前后活性炭的表面 形貌的变化。 3 红外光谱分析 采用 VERTEX 70 傅里叶变换红外光谱仪， 定性 分析改性前后活性炭的表面羧基 COOH 、 内酯 基 COOR 、 酚羟基 OH 、 羰基 CO 等 化学官能团的变化。 4 比表面积、 孔容和孔径分布计算 采用 ASAP2020M C 型全自动比表面积测试 仪， 在 77 K 的氮浴下测定样品的氮气吸附和脱附曲 线。用 BET 法计算比表面积， 用 BJH 法吸附脱附得 到孔结构大小， 通过积分计算出各孔径分布区间的 孔容， 以相对压力 P/P0 为 0． 975 时单位样品质量 的氮气吸附量计算总孔容。 5 Boehm 法 ［11 －12 ］测定活性炭的含氧官能团 用经加热煮沸去除 CO2的蒸馏水将 NaOH、 Na2CO3、 NaHCO3配制成浓度均为 0． 05 mol/L 的溶 液， 并标定待用; 分别称取 0 － AC、 20 － AC、 50 － AC、 80 － AC 活性炭样品 1． 0000 g 置于 250 mL 磨口锥形瓶中， 分别加入50 mL 上述 NaOH、 Na2CO3、 NaHCO3溶液， 在25℃下恒温振荡24 h 后过 925 第 4 期郭林中， 等 改性活性炭的制备及其对金吸附性能的研究第 33 卷 ChaoXing 滤; 用移液管移取滤液 25 mL， 加入适量的稀盐酸， 加热煮沸脱除 CO2后以酚酞为指示剂， 用 NaOH 溶 液反滴定。则根据 NaOH 消耗量的不同， 可以计算 出相应官能团的量和酸性官能团的总量。即 n RCOOH n NaHCO3 n RCOOCOR n Na2CO3 － n NaHCO3 n ArOH n NaOH － n Na2CO3 1． 4样品处理和分析 1． 4． 1样品处理和金含量的测定 称取试样20 g 于长方形瓷舟内， 置于马弗炉中， 缓慢升至 700℃焙烧 2． 5 h， 自然冷却后将试样转至 250 mL 烧杯中， 加入50的王水80 mL， 低温溶解 60 min。放凉后加入1动物胶溶液 5 mL 凝聚硅， 然后 使用抽滤装置进行动态抽滤吸附。5王水冲洗烧杯 和残渣5 ～6 次， 直至滤液澄清; 取下布氏漏斗， 用温 热的10盐酸洗涤活性炭纸浆吸附柱4 ～5 次除去铁 的干扰， 再用蒸馏水冲洗 4 ～5 次至滤液 pH 为中性。 停止抽滤后用玻璃棒把活性炭纸浆混合物取出， 放入 10 mL 瓷坩埚中， 移入700℃高温炉中， 灰化2．5 h， 取 出冷却。通过残渣紫罗兰色的深浅来初步判断金含 量的高低， 沿坩埚壁滴加王水 2 ～5 mL， 在电热板上 低温使之溶解， 根据初判含量选择性移入 10 mL、 25 mL 比色管和 50 mL、 100 mL、 250 mL 容量瓶中， 以 20王水为介质定容、 摇匀、 静置过夜， 用火焰原子分 光光度计测定金的含量。 1． 4． 2标准曲线的绘制 分别吸取金标准储备溶液 0、 0． 4、 0． 8、 1． 2、 1． 6、 2． 0、 3． 0、 4． 0 mL 于 100 mL 容量瓶中， 以 20 王水稀释至刻度， 摇匀， 备用， 则标准系列浓度分别 为 0、 0． 8、 1． 6、 2． 4、 3． 2、 4． 0、 6． 0、 8． 0 μg/mL。 2结果与讨论 2． 1活性炭改性前后表征 2． 1． 1灰分含量测定结果 活性炭改性前后的灰分含量变化见表 1 可知， 改性活性炭的灰分含量下降达 18． 8 ～26． 1， 因 为氟化氢铵水解的 F － 有较强的电负性， 吸附一部分 金属离子和杂质 ［10 ］， 同时经硝酸的强氧化作用能有 效地清除活性炭载体中的非碳成分以及促使孔内的 杂质排出， 两者结合能很好地净化活性炭。在样品 处理过程中， 活性炭纸浆混合物吸附金后需灰化， 通 过残渣紫罗兰色的深浅来初步判断金含量的高低， 改性活性炭的灰分能达到实验要求。 表 1活性炭改性前后灰分含量比较 Table 1Comparison of ash content in unmodified and modified activated carbon 活性炭编号灰分含量 活性炭编号灰分含量 0 － AC0．6950 － AC0． 56 20 － AC0．5180 － AC0． 52 2． 1． 2SEM 扫描结果分析 活性炭改性前后的表面形貌电镜照片如图 1 所 示， 未经改性的活性炭 0 － AC 表面结构较粗糙 不平， 并分布着少许不规则孔隙。经 20 硝酸改性 的活性炭 20 － AC 表面较平滑， 验证了活性炭表 面杂质去除的结果， 且活性碳表面孔数明显增多。 经 50硝酸改性的活性炭 50 － AC 表面凸凹程 度明显， 碳骨架出现了部分塌陷， 产生了孔径更大的 中孔和大孔 ［13 ］， 并发生部分石墨化现象。经 80 硝酸改性的活性炭 80 － AC 碳骨架结构已经基 本完全坍塌， 石墨化效果显著。文献［ 14］ 报道活性 炭在活化过程中， 类石墨层结构首先从其边缘打开， 有利于形成孔隙结构， 而石墨化程度越高， 即层结构 有序度越高， 越不利于“造孔” ， 越不易进行物理吸 附， 不利于增加其吸金容量。 2． 1． 3比表面积、 孔径和孔容分布 活性炭改性前后的表面积、 孔径、 孔容测定结果 见表 2。从数据上来看， 改性后的活性炭的比表面 积、 孔隙容量、 吸附孔径均有不同程度的降低。在硝 酸改性过程中， 活性炭的孔隙结构在破坏的同时也 不断生成 ［15 ］。冉龙国等［16 ］在硝酸处理对超级电容 器用活性炭性能的影响研究中对比发现， 低浓度硝 酸处理的活性炭的比表面积和平均孔容都有所提 高， 10 硝酸处理后得到最大值; 之后， 随着硝酸浓 度的增加， 比表面开始减小， 是高浓度的酸导致了部 分孔的坍塌。另外， 微孔的过分扩充也会导致比表 面积减小。可见硝酸氧化腐蚀作用打通碳表面一些 封闭孔隙， 致使孔数量增多; 同时由于硝酸氧化作用 造成一部分微孔的周围塌陷扩张生成更大的孔， 生 成物堵塞了一些微孔而使比表面积较未改性前稍变 小。随改性所用硝酸浓度增大， 其氧化能力增强， 进 一步破坏了孔隙结构， 氧化的生成物会堆积在新生 成的中孔和大孔内 ［17 ］， 并伴随活性炭部分石墨化。 随硝酸浓度的升高， 改性活性炭后比表面积、 平均吸 附孔径和孔隙容量逐渐降低， 石墨化程度增高， 孔隙 率降低， 因此微孔结构受到破坏， 表面性能降低不利 于提高活性炭的吸附性能。 035 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 图 1活性炭改性前后电镜照片 Fig． 1SEM images of unmodified and modified activated carbon a未改性活性炭 0 － AC; b改性活性炭 20 － AC; c改性活性炭 50 － AC; d改性活性炭 80 － AC。 表 2活性炭改性前后的表面积、 孔径、 孔容 Table 2Specific surface area，pore size and pore volume of unmodified and modified activated carbons 物理性能 未改性活性炭 0 －AC 改性活性炭 20 －AC 50 －AC 80 －AC BET 比表面积 m2/g893．09856．60824．57792．47 平均吸附孔径 nm2．5432．5362．518 2．507 平均孔隙容量 m3/g0．5650．5330．5140．492 2． 1． 4红外光谱分析 改性前后活性炭的 FT － IR 谱图如图 2 所示。 改性前以及不同浓度硝酸改性后的活性炭在 3300 ～3500 cm －1 处均出现了较强的吸收峰 ［18 ］， 这是活 性炭中游离的和结合的羟基; 与未改性的活性炭相 比， 硝酸改性的羟基峰明显增强， 这说明通过硝酸氧 化改性表面引入了大量的羟基; 在 1600 cm －1 左右 出现的吸收峰是非共轭酮、 羧基或内酯基中CO 的特征吸收峰， 活性炭经硝酸氧化后，CC 的吸 收峰明显减弱， 进一步表明氧化改性可以使活性炭 上CC 基团的数量减少， 并与某些新形成的基团 发生了共轭。1100 cm －1左右出现的是 COH 的伸 缩振动吸收峰， 硝酸处理后吸收峰较为明显。 2． 1． 5表面官能团含量的测定 活性炭改性前后表面含氧官能团滴定结果见 图 2改性前后活性炭的红外光谱谱图 Fig． 2Infrared spectra of unmodified and modified activated carbon 表 3。从分析数据来看， 不同浓度硝酸改性后的活 性炭表面的含氧官能团在种类分布数量和总量上较 改性前都发生了很大变化 ［19 ］。经过硝酸氧化改性 的活性炭的官能团数量有明显的增加， 随硝酸浓度 增高、 氧化程度加剧， 活性炭表面的羧基量、 内酯基 量、 酸性官能团总量增加越多 ［20 ］。活性炭表面引入 的官能团大部分为酚羟基和羧基， 从酚羟基数量而 言， 20 － AC ＞50 － AC ＞80 － AC ＞ 0 － AC， 这与红外谱图上羟基显示的吸收峰一致。文献 ［ 21］ 报道改性后的活性炭表面的含氧官能团使得 135 第 4 期郭林中， 等 改性活性炭的制备及其对金吸附性能的研究第 33 卷 ChaoXing 活性炭亲水性、 吸附选择性、 离子交换能力和对金属 的亲和力增加， 表面 pHPZC 零电荷点 值降低， 所以 在吸附金属离子时， 活性炭对金属离子的吸附能力 和吸附选择性有所提高。 表 3活性炭表面含氧官能团滴定结果 Table 3Boehm titration results of oxygen groups on several GACS’surface 活性炭 含氧官能团含量 mmol/g 羧基内酯基酚羟基 酸性官能团总量 mmol/g 0 － AC0．09190．07310． 13240． 2974 20 － AC0．17290．09300． 35520． 6221 50 － AC0．26110．10780． 29410． 6630 80 － AC0．32640．14240． 22540． 6942 2． 1． 6改性活性炭对 Au Ⅲ 回收率比较 不同活性炭加入量对一定浓度 Au Ⅲ 溶液回 收率的影响见图 3。从图中可以明显看出， 在活性 炭用量相同条件下， 经过硝酸改性的活性炭， Au 的 回收率较未改性前提高 10 左右; 达到相同的回收 率， 硝酸改性的活性炭用量更少， 说明在相同活性炭 投放量下特别是 20 － AC 活性炭吸附容量更大。 彭芳 ［22 ］根据在改性活性炭对镉、 铜重金属离子的吸 附研究表明该吸附过程属于物理吸附和化学吸附并 存的过程， 推测吸附过程并不仅仅是单纯表面物理 吸附， 还发生了化学扩散和吸附作用， 且化学吸附在 该过程中将起主要作用。 图 3活性炭投放量对 Au Ⅲ 回收率的影响 Fig． 3Effect of activated carbon dosage on the recovery rate of Au Ⅲ 活性炭改性前后表征结果表明 平均比表面积、 孔隙容量、 吸附孔径有不同程度降低; 但改性活性炭 含氧官能团大幅增加， 结合硝酸改性的活性炭吸附 容量变化， 验证了官能团化学吸附理论。 2． 2加标回收实验 准确移取不同含量的 Au Ⅲ 标准溶液若干 份， 按 1． 4 节实验方法进行实验测试， 结果见表 4。 经改性的活性炭对不同含量金的回收率较改性前的 活性炭均有所提高， 特别是 20 － AC 活性炭的回 收率提高最为明显， 回收率达到 96． 6 ～ 99． 1， 精密度最好， 金回收量测定值的相对标准偏差 RSD 为 0． 6 ～1． 4。 表 4回收试验结果及精密度 Table 4Recovery and precision tests for Au Ⅲ 活性炭 金加入量 μg 金回收量 μg 回收率 RSD 0 － AC 20 － AC 50 － AC 80 － AC 50 48． 1 41．6 45．5 46．5 42．389． 66．2 49． 2 48．2 47．8 47．6 48．896． 61．4 47． 8 48．3 45．6 43．6 46．492． 74．0 49． 5 45．8 46．1 44．2 45．192． 34．4 0 － AC 20 － AC 50 － AC 80 － AC 400 38136535537034790． 93．6 39939839839638698． 91．4 39638438939037896． 91．8 39136937238337194． 32．5 0 － AC 20 － AC 50 － AC 80 － AC 1000 94493893291892793． 21．1 99099899598698499． 10．6 99198298697297598． 10．8 98796598197196397． 31．1 2． 3方法准确度 用金国家标准物质 GBW E 070029 Au －1 、 GBW 07297 GAu － 19 ， 测定 8 次验证 20 － AC 吸附准确度， 求出平均值并与标准值比较， 结果列于 表 5， 20 － AC 对金吸附的准确度较高。 表 5标准物质分析 Table 5Analytical results of Au in standard materials 改性 活性炭 标准物质 编号 金含量 μg/g 测定值平均值标准值 相对误差 20 －AC GBW E 070029 5．47 5．44 5．56 5．38 5．50 5．42 5．37 5．34 5．44 5．55 0．35－1．98 20 －AC GBW 07297 18．5 17．8 18．1 17．9 17．8 17．6 18．0 18．1 18．0 18．3 0．40－1．64 3结语 本文采用简易可行的方法对活性炭进行了硝酸 改性处理， 改性活性炭对金的吸附容量均有所提高， 特别是 20 － AC 对金的吸附准确度最高， 金的回 收率能达到 96． 6 ～99． 1， 精密度最好。结合活 性炭改性前后表征分析， 表明活性炭对金的吸附是 235 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 表面物理吸附和官能团化学吸附并存的过程， 且官 能团化学吸附将起主要作用。研究结果对实验室及 条件有限的地区所从事活性炭对金的分析工作， 保 证分析质量具有一定的指导意义。 本文改性所使用硝酸浓度起点较高 体积分数 为 20 ， 高浓度硝酸在大量引进含氧官能团的同 时， 对炭表面的微孔造成破坏， 致使平均比表面积、 孔隙容量、 吸附孔径不同程度地降低。因此选择合 适硝酸浓度、 活性炭与硝酸接触时间以及处理温度， 从而达到既增强活性炭孔隙结构又能引进较多官能 团， 且进一步提高活性炭吸附性能是该领域的研究 方向。 4参考文献 ［ 1］孙兴家． 活性炭吸附金的机理、 应用及工艺管理［J］ ． 黄金科学技术， 1994， 2 5 34 －39． ［ 2］杨坤彬， 彭金辉， 郭胜惠， 张利波， 黄孟阳， 夏洪应， 张 世敏． 提金活性炭的研究现状及其展望［J］ ． 黄金， 2007， 28 1 46 －50． ［ 3］薛光， 姚万林， 刘永生． 地质样品中金富集分离方法的 最新进展［ J］ ． 黄金， 2004， 25 3 45 －52． ［ 4］叶振华． 化工吸附分离过程［ M］ ． 北京 中国石化出版 社， 1992 2101． ［ 5］Paul C J，Wu S N． Acid base- treated activated carbon Characterization of functional groups and metal adsorptive properties［ J］ ． Langmuir， 2004， 20 2033 －2242． ［ 6］杨金辉， 王劲松， 周书葵， 邓钦文． 活性炭改性方法的 研究进展［ J］ ． 湖南科技学院学报， 2010， 31 4 90 － 93． ［ 7］余梅芳， 胡晓斌， 倪生良． 化学改性活性炭对 Cu Ⅱ 离子吸附性能的研究［J］ ． 湖州师范学院学报， 2006， 28 2 43 －45． ［ 8］陈仁辉． 用煤质活性炭和合成活性炭吸附黄金［ J］ ． 新 型炭材料， 1992 4 18 －24． ［ 9］Yalcin M， Arol A I． Gold cyanide adsorption characteristics of activated carbon of non- coconut shell origin［ J］ ． Hydrom Etallurgy， 2002， 63201 －206． ［ 10］魏留芳， 周亚平， 苏伟． 氟化炭材料性能研究进展 ［ J］ ． 炭素技术， 2005， 24 6 30 －33． ［ 11］ 邱介山， 王艳斌， 邓贻钊． 几种活性炭表面酸性基团 的测定及其对吸附的影响［J］ ． 炭素技术， 1996， 3 4 11 －16． ［ 12］Boehm H P． Some aspects of the surface chemistry of carbon black and carbons［J］ ． Carbon， 1994， 32 5 759 －769． ［ 13］ 候方， 陈明， 佟朋友． 硝酸处理对活性炭性能的影响 ［ J］ ． 化学与生物工程， 2011， 28 5 70 －73． ［ 14］ 何玮， 高琳， 卢振伟， 孙继红． 煤质和木质吸金活性炭 的结构与性能研究［ J］ ． 化学试剂， 2011， 33 3 245 －249． ［ 15］ 吴开金， 官新宇， 官九红， 陈涵， 林冠烽． 硝酸改性对 活性炭吸附性能的影响［ J］ ． 福建林业科技， 2009， 36 4 35 －37． ［ 16］ 冉龙国， 黄 颖， 张伟． 硝酸处理对超级电容器用活性 碳性能的影响［ J］ ． 广州化工， 2009， 37 1 89 －91． ［ 17］ 张瑶， 张克荣， 罗永义， 李崇福， 蒋丽． 活性炭对铅镉 镍钴离子的吸附机理探讨［ J］ ． 华西医科大学学报， 1995， 26 3 322 －325． ［ 18］Tolesc A，Marshall W E，Johns M． Surface functional groups on acid- actubated nut- shell carbons［ J］ ． Carbon， 1999， 37 7 1207 －1214． ［ 19］ 丁春生， 彭芳， 黄燕， 曾海明， 徐召燃． 硝酸改性活性 炭的制备及其对 Cu2 的吸附性能［J］ ． 金属矿山， 2011 10 135 －138． ［ 20］ 范延臻， 王宝贞， 王琳， 余敏． 改性活性炭对有机物的 吸附性能［ J］ ． 环境化学， 2001， 20 5 444 －448． ［ 21］ 孟冠华， 李爱民， 张全兴． 活性炭的表面含氧官能团 及其对吸附影响的研究进展［ J］ ． 离子交换与吸附， 2007， 23 1 88 －94． ［ 22］ 彭芳． 硝酸改性活性炭的制备及其吸附 Cu2 、 Cr6 的 性能研究［ D］ ． 杭州 浙江工业大学， 2012． 335 第 4 期郭林中， 等 改性活性炭的制备及其对金吸附性能的研究第 33 卷 ChaoXing Study on Preparation and Au Ⅲ Adsorption Ability of Nitric Acid Modified Activated Carbon GUO Lin- zhong，WEI Rui- jie，WANG Hai- chao，WEI Jian- lu No． 3 Institute of Geological ＆ Mineral Resources Survey，Henan Provincial Bureau of Geo- exploration and Mineral Development，Xinyang 464000，China Abstract Activated carbon has been widely used due to its good adsorption perance; however，the adsorption capacity is limited． Activated carbon was modified by ammonium hydrogen fluoride and nitric acid with a series of different concentrations． The surface chemical characteristics of pre- modified and post- modified activated carbon were analyzed by Scanning Electron Microscopy SEM ，Fourier Trans Infrared Spectrosocopy FT- IR ， Brunauer- emmett- teller BET Nitrogen Adsorption and Boehm Titration，and also their adsorption capability on Au Ⅲ was compared． The results showed that the ash，the specific surface area，pore volume and pore size of post- modified activated carbons decreased along with increasing concentration of nitric acid，which affected porous structure and reduced the absorption capacity． However，the quality of functional groups of hydroxyl and carboxyl dramatically increased． The polarity，hydrophilic，catalytic properties，surface charge and skeleton electron density of the activated carbon were improved，which increased adsorption selectivity and adsorption capacity for metal ions． The specific surface area，pore volume and pore size of activated carbon modified by 20 concentration of nitric acid had lower degree of reduction，but phenolic hydroxyl content and total oxygen functional groups were increased by 168． 3 and 109． 1． Compared with pre- modified activated carbon，Au Ⅲ adsorption rates of activated carbon modified by 20 concentration of nitric acid had the largest increase of up to 99． 1． The precision range of Au determination was 0． 6 － 1． 4 with high accuracy． Adsorption on Au Ⅲof post- modified activated carbon was the coexistence of surface physical adsorption and chemical adsorption of functional groups，and chemical adsorption played a main role． Key words activated carbon; modification; Au; adsorption capability 435 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing