活性炭是指与显示孔的碳的形式相对应的一种材料。这些孔增加了表面积，促进了化学反应和吸附过程，使活性炭能够进行吸附。活性炭的吸附能力取决于其质地和化学性质。我们使用了煤制备了煤质活性炭，并研究了其吸附三甲胺的能力。煤原则上具有疏水性，但是，可以通过使用氧化剂在表面添加极性官能团来进行调节。含氧基团与水相互作用，进而可以吸收其他能够发生氢键的分子。

　　煤质活性炭的制造方法

　　本次研究的活性炭是通过物理活化而得到的，几乎没有任何改动。简而言之，将5克次烟煤在烤箱中使用空气对流在185°C下预氧化48小时。然后，使用卧式烘箱以10℃/min的加热速率在N 2气氛(N 2 99.99%纯度)下将煤在750℃加热60分钟。该系统配备了一个氧气收集器，以最大程度地减少前体材料的燃烧。然后，将样品放入耐火陶瓷容器中，并在惰性CO 2气氛中以950℃的温度加热90分钟，纯度为99.99%，流量为100 ml/min。热处理完成后，将活性炭逐渐冷却至50°C，取出样品并在真空下的干燥器中储存。

　　扫描电镜对活性炭的合成与表征

　　5.00克煤产生3.55克活性炭，产率为71%。与起始矿物煤(图1C和1D)相比，活性炭的SEM分析显示出孔隙度增加(图1A和1B)，后者显示出光滑的质地，表面具有不规则的形态，并且没有孔隙。

　　图1：A、B活性炭，C、D煤的SEM显微照片。

　　活性炭和煤的红外光谱

　　样品煤和活性炭的FT-IR分析(分别为图2A和2B)表明，样品煤的振动模式比活性炭多，这反映出较高的氧气，硫和氮含量。

　　图2：a煤和b活性炭样品的FT-IR光谱。

　　pH值对三甲胺吸附的影响

　　研究了pH值对三甲胺在活性炭上吸附的影响。在该过程中，发生吸附现象的溶液的pH值是非常重要的参数，尤其是在三甲胺为布朗斯台德碱的情况下。在官能团和吸附剂表面之间产生的静电荷的大小主要取决于介质的pH。在pH值为2、4、7和9的情况下，用0.200g的活性炭测量了在0、30和60分钟时三甲胺的吸附百分比，结果总结在图3中。

　　图3：在活性炭上不同pH和保留时间下三甲胺吸附的变化。

　　结果表明，pH对活性炭的吸收能力有很大影响。在中性或碱性pH值下，活性炭在60分钟时吸收100%的三甲胺，但在pH值为4或2时，相同量的活性炭仅捕获50%的三甲胺。可以解释这一事实，因为活性炭表面具有酸性，可以被去质子化，从而促进与阳离子有机化合物的相互作用。因此，可以容易地将不存在于氮原子中的一对电子给予在活性炭表面上产生的氧原子。反过来，改变溶液的pH值会导致在碳表面上形成不同的离子种类和不同的电荷，从而降低了与阳离子形式的胺的相互作用。

　　本次使用煤制成的活性炭在表面显示出大量的氧化官能团，这些官能团是通过用空气进行预氧化处理并在950°C下用CO 2活化180分钟而形成的。这种活性炭适用于在受控pH条件下使用活性炭和三甲胺之间的适当暴露时间来去除三甲胺(一种来自渔业的水和空气的常见污染物)。煤在水溶液中吸附三甲胺的良好行为归因于它们的微孔特性和高温下被CO 2活化的酸性化学表面。