磷酸法自成型木质颗粒活性炭孔隙结构分析及其甲烷吸附性能

以杉木屑为原料,在不额外添加粘结剂的工艺下,采用磷酸活化法制备自成型颗粒活性炭,并对其活化工艺、孔隙结构和甲烷吸附性能进行了分析。结果表明:随着活化温度的升高,颗粒活性炭的吸附性能先升后降,450℃时吸附性能最佳,强度不断升高;浸渍比的增加有利于颗粒活性炭吸附性能的提高,不利于其强度的增大。氮气吸附等温线和压汞法分析表明:颗粒活性炭具有发达的微孔、中孔和大孔结构,浸渍比的增加有利于颗粒活性炭比孔容积的增加,不利于堆积密度和表观密度的增加。在活化温度450℃,压力3.4 MPa时单位质量和单位体积的颗粒活性炭的甲烷吸附值在浸渍比1.25时达到最大,分别为125.6 m L/g和115.2 L/L。

椰壳碎炭制备高强度柱状颗粒活性炭试验

以椰壳活性炭生产过程中产生的粉末碎炭为原料,羧甲基纤维素钠为黏结剂,无机助剂硅酸盐为增黏剂,按一定质量比混炼、挤条、成型,再经过热处理制得耐水高强度柱状颗粒活性炭。试验考察了助剂添加量、热处理温度、热处理时间等因素对产品炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和耐磨强度的影响。随着硅酸盐添加量的增加,颗粒活性炭的耐磨强度呈增大趋势;随热处理温度的升高,颗粒活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值不断增加。但另一方面,随热处理时间的延长,耐磨强度呈逐渐下降趋势。利用红外分析仪、综合热分析仪和全自动比表面积与孔隙分布分析仪对颗粒活性炭进行分析。在羧甲基纤维素钠用量2%、助剂添加量20%、热处理温度350℃、热处理时间0.5 h条件下,制备出的颗粒活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和耐磨强度分别为815.37mg/g,163.50 mg/g和99.72%,并且具有良好的耐水能力。

机械力预处理磷酸法与传统磷酸法制备活性炭

以速生材红麻秆芯为原料,磷酸为活化剂,采用传统磷酸活化法和机械力预处理磷酸活化法制备红麻秆基活性炭。考察了不同活化时间下2种制备方法对红麻秆基活性炭得率和吸附性能的影响,并借助比表面积分析仪、红外光谱仪表征了活性炭的孔结构及表面官能团特征。结果表明:相比于传统磷酸活化法,机械力作用能使磷酸渗入到原料里层,提高活化效率,使活性炭具有更高的得率、吸附性能、BET比表面积和孔容。在活化时间90 min下,机械力预处理磷酸活化法制得的活性炭得率为50.24%,碘吸附值为1 024 mg/g,亚甲基蓝吸附值为275 mg/g,BET比表面积为1 625.42 m^2/g,总孔容为0.762 cm^3/g。由孔径分析可知,2种方法制备的活性炭均以微孔为主,并含有一定数量的中孔。由红外光谱分析可知,机械力预处理不会破坏炭化物的基本结构,2种方法制备的活性炭表面均含有—OH、C—O和C=O等含氧官能团。

磷酸化学一步炭活化菌糠制备高吸附性能粉末活性炭

以菌糠为原料,在机械力化学技术前处理条件下,采用磷酸化学一步炭活化法制备高吸附性能的粉末活性炭.通过单因素试验探讨了不同制备条件对活性炭得率及其吸附性能的影响,并选取浸渍比、球磨时间、活化温度和活化时间4种因素,采用L9(34)正交设计试验,初步筛选较优性能的活性炭制备工艺.采用比表面及孔径分析仪、扫描电镜表征活性炭的孔结构和形貌特征.结果表明:当预处理球磨时间为30 min,浸渍比为2.0,活化温度为450℃,活化时间为60 min时,得到的活性炭的碘吸附值为962.94 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为150.0 mg·g-1,焦糖脱色率为144.63%,得率为36.20%.

氯化锌活化法制备多孔炭陶复合吸附材料

以氯化锌浸渍的木屑为原料,黏土为粘结剂,制备炭陶复合吸附材料。讨论了炭化温度和保温时间对其吸附性能的影响,并对其孔隙结构进行了表征。结果表明,随温度和保温时间的增加,炭陶复合吸附材料的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值呈先上升后下降的趋势;木屑受到活化作用形成活性炭而发生收缩,在活性炭和陶土之间形成空隙,有利于形成孔隙结构发达的炭陶复合吸附材料。在温度500℃、保温时间1 h的较佳工艺条件下,制得炭陶复合吸附材料的比表面积为809.5 m^2/g,总孔容积为0.298 cm^3/g,中孔容积为0.185 cm^3/g,微孔容积为0.113 cm^3/g,炭陶的含炭量为60.7%,碘吸附值为680.5 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165.0 mg/g。

钾盐活化法活性炭微观结构的分析

以杉木为原料,碳酸钾和醋酸钾为活化剂,制备杉木基活性炭,采用扫描电镜技术对其微观形貌结构进行观察研究,并根据比表面积分析仪测定活性炭N_2吸附-脱附等温线,分析其孔径分布。结果表明,钾盐活化法制备的活性炭表面均存在大量孔结构,呈现出较大的比表面积,高达137 0 m^2/g,但不同钾盐活化制得的活性炭孔结构特征又有较大区别:K_2CO_3法制备的活性炭孔结构基本为一端敞开的鼓泡式结构,醋酸钾法制备的活性炭孔结构基本为类蜂窝状,且表面孔结构更规整,均匀,平均孔径更大。

超声辅助熔融草酸法高效绿色再生饱和活性炭

饱和活性炭的高效绿色再生对活性炭在污染物吸附过程中的循环利用是非常重要的。本文利用超声波辅助熔融草酸的方法对饱和活性炭进行高效绿色再生,讨论了温度、时间、超声振幅和固液比对饱和活性炭再生效率的影响。结果表明,在超声辅助作用下,熔融草酸可在20min内使饱和活性炭得到快速再生,再生效率高达94.72%。通过5次吸附-脱附循环后,再生效率仍可达到78.02%,与此同时有机酸的回收率极高,平均达到98.35%,再生过程十分绿色环保。在超声的辅助作用下,强氢键缔合能力的熔融草酸更充分地与焦糖反应,形成草酸-焦糖强氢键缔合体系,降低焦糖与活性炭表面的亲和力,将焦糖解吸,实现活性炭的再生。该法可为绿色高效的活性炭再生方法的研究开发提供新思路。

氧化法制备荧光碳点及其应用

以杉木为原料,经预炭化处理制成预炭化杉木粉,以之作为碳源,通过H_2O_2氧化法制得荧光碳点。采用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱等分析手段对碳点微观形貌、光学特征等进行了表征,结果表明:碳点呈明显的球形,粒径为1~8 nm,表面含有羧基、羟基及氨基等基团,具有良好的水溶性和抗盐性能;碳点在335 nm激发光下发射出强蓝色荧光,最大发射波长455 nm,相对量子产率为8.3%,其荧光强度对pH值具有一定的敏感性。基于呋喃西林对碳点的荧光淬灭作用,采用不同浓度的呋喃西林对碳点荧光进行淬灭试验,研究发现:呋喃西林浓度在0.2~100μmol/L范围内,碳点荧光淬灭效率与呋喃西林浓度具有良好线性关系,线性方程为F_0/F=0.965+0.015c,线性相关系数为0.994 6,检出限为70 nmol/L。

亚/超临界甲醇体系中磷钼酸催化液化木粉

以杉木屑为原料,研究磷钼酸在亚/超临界甲醇条件下的催化液化性能,并探讨反应温度、反应时间、催化剂用量和杉木屑用量对杉木屑液化率的影响.结果表明该磷钼酸在亚/超临界甲醇条件下具有很好的催化液化性能.在150 m L甲醇、0.5 g催化剂、1 g杉木屑、240℃条件下反应30 min,液化率达到93.32%.采用SEM、FT-IR和GC-MS对液化残渣、轻油和重油进行表征.结果表明,残渣主要是由木质素或木质素衍生物组成;而液化产物轻油主要是由酯类、酚类、醛类、酮类等组成,主要是由纤维素及半纤维素与甲醇反应得到;而液化产物重油中的酚类物质主要是由木质素液化反应得到.

基于碱/硫脲协同活化制备多元掺杂活性炭

以葵花秆为原料,利用其自身含有的磷元素为磷源,硫脲为氮源、硫源,通过KOH、硫脲协同活化制备N、P、S三元掺杂活性炭。探讨了活化温度对掺杂活性炭吸附性能的影响,并通过氮气吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)分析了掺杂活性炭的孔隙结构及其表面化学性质;采用恒电流充放电(GCD)、循环伏安法(CV)考察了掺杂活性炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。研究结果表明:随着活化温度的升高,掺杂活性炭的碘吸附值呈先上升后下降的趋势,活化温度900℃时碘吸附值达到最大,为2080 mg/g。碱和硫脲的协同活化作用有利于促进掺杂活性炭比表面积和总孔容积的提高,活化温度900℃得到的样品P,T-900的比表面积和总孔容积高达2517 m^(2)/g和1.73 cm^(3)/g。P,T-900含有较丰富的N、P和S,质量分数分别为1.9%、0.52%和2.46%。在6 mol/L KOH电解液中进行测试,当电流密度为1 A/g时,P,T-900的比电容达到259 F/g;当电流密度为10 A/g时,其比电容达230 F/g,初始电容保持率高达88.8%。

基于超声微波耦合的机械力化学方法再生活性炭

采用超声—微波联合碱法工艺对工业糖脱色废炭渣进行再生处理,探究了NaOH浓度,超声波、微波功率,温度和时间对活性炭再生效果的影响。实验结果表明,活性炭在NaOH浓度3 mol/L,温度80℃,时间35 min,微波功率400 w,超声功率700 w时,再生效果最好,活性炭吸附性能恢复最高。最佳条件下,碘值从322.0 mg/g增加到751.2 mg/g,总孔隙从0.5361 m 3/g增加到0.8552 m 3/g,BET比表面积从381.5 m 2/g增加到795.3m 2/g,大大提高了废炭渣的吸附性能,为废炭渣再生处理提供了高效的途径。