熱幹燥活性炭的吸附機理

惡臭氣體對眼睛、鼻子和呼吸道具有強烈刺激性，令人不快，在化糞池、汙水系統、畜牧場和廢物處理廠等設施中隨處可見。這些氣體對人體和周圍環境産生負面影響，因此已經開發了許多方法來消除它們。典型的除臭方法使用活性炭作爲吸附劑。然而，活性炭的可回收性較低，很難去除複雜氣味氣體的來源進行再利用。

韓國科學技術研究院可持續環境研究中心的Jiwon Lee博士和Youngtak Oh領導的一個研究小組宣布，他們開發了一種活性炭制造技術，可以顯著改善空氣中四種有代表性的含氮氣味化合物（NOCs）的去除：氨、乙胺、二甲胺和三甲胺。研究團隊不僅提高了活性炭去除氣味物質的吸附效率，還發現了吸附劑與氣味氣體之間的吸附機理，爲開發更廣泛的複雜氣味物質吸附劑提供了可能。

熱幹燥活性炭的DFT計算結果

在用硝酸氧化活性炭後，研究團隊能夠通過熱退火工藝精確控制表面氧化程度，以提高NOCs的吸附效率。他們發現，與傳統活性炭相比，氧化程度最高的熱處理活性炭可以將氣味物質的去除效率提高38倍。研究人員首次揭示了氧化活性炭表面的氧原子與含氮氣味分子中的胺形成強氫鍵。這一發現反映了通過增加氧化程度來優化NOCs吸附效果的原理，從而使更多的氫鍵可以與活性炭表面的胺形成。此外，研究團隊還證明，與典型的氣體反應不同，吸附劑和氣味物質之間的相互作用主要受氫鍵數量的影響，而不是質子親和力的影響。

此外，發現熱幹燥活性炭（TDAC）將三甲胺的選擇性提高了13倍以上。這一結果代表了一個實質性的改進，因爲三甲胺在傳統的NOCs中具有最低的吸附效率。三甲胺是韓國法律規定的指定氣味物質，是農業、垃圾填埋場、汙水和廢水處理廠的典型氣味來源。特別是，熱幹燥的活性炭對三甲胺的平均可回收性爲93.8%，與傳統活性炭的63%的可回收性相比，顯示出更高的經濟效益。

研究人員稱：“通過確定氣味氣體的吸附機制，我們可以開發出專門用于去除特定氣體的材料，而經過氧化過程的熱幹燥活性炭生産相對簡單，可以重複使用。因此，它可以用作過濾器和口罩等淨化設備的材料”。