國際純化學與應用化學學會（IUPAC）將活性 炭的孔分為大孔（>50 nm）、中孔（2～50 nm）及微 孔（<2 nm）3 類，在改性過程中，碳原子一直被消 耗，煤基活性炭孔隙進一步發育，生成更多微孔. 甲烷在煤體中的吸附與擴散主要發生在微孔中， 而微孔屬于納米級孔徑，所以煤對甲烷的吸附能 力與納米級孔隙結構密切相關. 結合圖 1 和表 1， 對比分析煤基活性炭孔隙結構的改變對于甲烷吸 附的影響，可知：酸式改性后，煤基活性炭 BET 比表面積、總孔容與微孔孔容均有明顯增加，而甲 烷吸附量卻明顯下降；堿式改性后，煤基活性炭 BET 比表面積、總孔容與微孔孔容均減少，而甲烷 吸附量卻有所增加 ；聯合改性后 ，煤基活性 炭 BET 比表面積、總孔容與微孔孔容均減少，甲烷吸 附量卻明顯增加. 分析以上結果可以得出，存在其 他因素的改變造成了對甲烷吸附的抑制作用，且 在一定條件下這種抑制作用要強于孔隙增加對甲 烷吸附能力的促進作用. 

1. 表面官能團對甲烷吸附的影響 由于煤基活性炭本身孔隙結構改變，處于開 放狀態，導致在改性過程中煤基活性炭表面生成 了更多含氧官能團，其總量多于改性后的原生結 構煤基活性炭. 酸式改性后，含氧官能團對甲烷的影響要大 于孔隙結構與比表面積的作用. 紅外光譜結果表 明，改性后煤基活性炭表面極性官能團數量明顯 增加，不利于非極性氣體甲烷的吸附. 結合甲烷吸 附量變化可發現，羧基與羥基對甲烷吸附的抑制 作用最明顯. 郇璇[27] 研究表明，酸性含氧官能團 為吸電子基團，表面含量增加后，活性炭與吸附質 之間作用降低，甲烷的有效吸附位降低，會造成吸 附量降低，與本研究結果一致. 堿性改性雖然造成塌孔和堵塞，微孔和中孔 的數量均下降，比表面積相應減少，但煤基活性炭 表面酸性官能團減少，表面極性基團減少. 這種改 變抵消了孔隙變化的抑制作用，因此對于甲烷的 吸附整體表現為促進作用. 可以看出，改性后官能 團的變化對甲烷吸附的影響要大于孔隙結構改變 的作用. 在聯合改性過程中，酸式改性使得煤基活性 炭表面孔隙增加，對甲烷吸附有一定的促進作用. 隨后堿式改性使得煤基活性炭表面極性降低，煤基活性炭表面非極性相對增大，甲烷吸附量明顯 增加. 故聯合改性后，煤基活性炭比表面積和微孔 都增大了，且表面非極性基團數量也相對較少，對 甲烷吸附整體表現為促進作用. 
   

2.  結論 （1）酸式改性后的煤基活性炭表面極性增強； 堿式改性后的煤基活性炭，酸性基團含量減少，表 面非極性增強. （2）聯合改性后的煤基活性炭比表面積和孔 容均明顯增大，其中比表面積增大 66.66%，總孔容 增大 30.89%；非極性官能團增加，甲烷吸附量顯著 增加，相較于改性前提升 25.686%，且吸附量大于 單一的酸式改性或堿式改性的煤基活性炭. （3）孔隙結構和表面官能團共同決定了煤基 活性炭對甲烷的吸附作用，其中表面官能團的種 類和數量是影響主要原因，孔隙結構是次要原因.