活性炭复合材料对有毒工业气体吸附性能的研究进展

活性炭复合材料结合了活性炭与多种功能材料的优点,在有毒气体治理领域展现出了巨大应用潜力。本文综述了活性炭与分子筛、金属有机骨架材料、金属氧化物、矿物聚合物等进行复合的方法,并详细探讨了这些复合材料用于有毒工业气体吸附的研究进展。通过对比分析,总结了活性炭复合材料在吸附性能上的优势与不足,并展望了其未来的发展方向。

基于活性炭复合材料原位修复氯代烃污染地下水的研究进展

氯代烃因泄漏、渗透、外排等原因,进入土壤和地下水中,严重威胁了人们的身体健康。目前,有关地下水中氯代烃修复的研究较多,相关的案例应用均有报道。通过查阅有关活性炭复合材料修复地下水氯代烃的相关文献资料,分析了当前国内外地下水中氯代烃的污染现状,系统介绍了活性炭复合材料原位修复氯代烃的作用机理、影响因素、国内外研究基础以及实际应用。总体而言,该技术可用来解决当前实践中遇到的主要修复挑战,减缓低渗透区残留相的反向扩散和处理低浓度污染羽,以期为我国的地下水修复提供参考。

TiO_2-活性炭复合材料吸附及光催化净化甲醛的研究

超临界乙醇条件下制备的TiO2-活性炭(Sc-TiO2-AC)复合材料,表征了所制备样品的结构,且对样品的吸附及光催化净化甲醛的性能进行了分析。实验表明,在超临界乙醇条件下可快速有效地制备出具很好的光催化与吸附协同效应的Sc-TiO2-AC复合材料。而且协同效应优于活性炭与Sc-TiO2样品的简单混合样品。研究表明产生这一协同效应时,光催化甲醛降解速率加快,同时光催化作用促使被活性炭吸附的污染物向TiO2表面迁移,使活性炭的吸附能力得以恢复,实现原位再生。实验表明,在300℃制备的Sc-TiO2-AC复合材料的甲醛去除率最高。300、350和400℃时的甲醛去除率在实验进行240min后分别达到100%、96%和93%。

氧化镁/活性炭复合材料的制备及其吸附特性

氧化镁/活性炭复合材料性能优良、用途广泛,但制备成本高.以造纸制浆过程中产生的主要污染物——造纸草浆黑液和镁盐为原料制备了氧化镁/活性炭复合材料,用N2吸附等温线、扫描电镜及X射线能谱等方法进行了表征,并研究了其对阴离子染料的吸附特性.结果表明,制备的氧化镁/活性炭复合材料中氧化镁分散均匀,比表面积为480m2/g,孔体积0.31mL/g,平均孔径2.62nm,碘吸附值为856.12～863.56mg/g;氧化镁/活性炭复合材料对阴离子染料的吸附符合伪二级动力学方程;等温吸附线拟合结果显示,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述;该吸附是自发进行的吸热过程.

活性炭复合滤嘴吸附性能的热脱附研究

采用热脱附与气相色谱-质谱联用技术对活性炭滤嘴中活性炭和乙酸纤维脱附的组分进行了定性分析,并用峰面积归一化法测定了所含挥发性成分的质量分数,活性炭脱附组分共鉴定出芳香族化合物、醛酮类、烟碱、酸类、酯类等62种挥发性化合物。结果表明方法具有较好的重现性;为评价活性炭滤嘴的吸附性能提供了一种参考方法。

苯酚在活性炭复合材料结构化固定床上的吸附动力学

以不锈钢微纤、粉状活性炭和粘合剂为原料,采用湿法造纸和烧结工艺制备出纸状微纤包覆活性炭复合材料;在固定床进出口端分别装填颗粒活性炭(13 cm)和微纤包覆活性炭复合材料(2 cm)形成结构化固定床,测定苯酚在颗粒活性炭固定床和结构化固定床上的吸附透过曲线;考察不同实验条件下苯酚在结构化固定床上的吸附动力学,并采用Yoon模型和无效层厚度理论进行理论分析。结果表明,相对于颗粒活性炭固定床,苯酚在结构化固定床上的吸附透过曲线斜率明显增加,苯酚在结构化固定床上的吸附透过曲线斜率随着进口初始浓度的提高或流体流量的增大而增大;根据无效层厚度理论和Yoon模型分别分析计算,苯酚在结构化固定床上的无效层厚度相对于颗粒活性炭固定床的减少了14%,Yoon模型中的吸附速率常数k值明显增加。因此,采用基于微纤包覆活性炭复合材料的结构化固定床,可以强化床层上的吸附传质过程,并提高吸附床层利用率。

聚吡咯/活性炭复合电极对不同离子电吸附性研究

将小阴离子掺杂聚吡咯/活性炭(PPy/AC)复合电极与常规炭电极组装成非对称离子交换膜电容脱盐(MCDI)单元,研究了其对不同荷电量、水合半径离子的吸附性能差异。结果显示:当复合电极分别作为脱盐单元的正极或负极时,其电容吸附过程的离子尺寸依赖效应差异显著,这应该与复合电极氧化还原过程的孔径尺寸变化有关。

TiO_2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附研究

以自制的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜作为吸附剂,以亚甲基蓝为目标污染物,研究了亚甲基蓝初始浓度、温度、TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、pH等对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附去除亚甲基蓝的影响,并研究了TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的Zeta电位、接触角、光催化再生性能。结果表明:(1)静态吸附时,随着亚甲基蓝初始浓度增加,亚甲基蓝吸附去除率总体降低;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、温度应根据实际情况综合考虑;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对溶液pH适应性强。(2)动态吸附时,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜填充量增大,吸附穿透时间逐渐延长。(3)紫外光还是太阳光再生,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜均具有很好的应用价值,且至少可以使用8次以上。(4)紫外光和太阳光再生1次后,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的接触角为131.54°,表现出很强的疏水特性,随着再生次数增加,接触角总体变小。

氧化锌/活性炭复合材料的制备与性能表征

将滚压振动磨制备的锌纳米颗粒与普通活性炭按一定比例混合,置于高压反应釜中,在180℃时水热反应24h,制备得到氧化锌/活性炭复合材料(ZnO/AC)。采用X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了产物的结构和形貌,采用比表面积法(BET)分析了产物的比表面积,最后研究了复合材料对甲基橙的降解特性。结果表明,复合材料是由氧化锌纳米棒在活性炭颗粒表面上包覆生长而形成的,其中氧化锌具有六方纤锌矿结构。复合材料在紫外光条件下对甲基橙的降解性能明显优于其各自单独使用的效果,表现出良好的协同催化效应。

活性炭复合滤嘴对香烟烟气中自由基含量的影响

目的研究活性炭复合滤嘴对香烟烟气中自由基含量的影响。方法用电子自旋顺磁共振(ESR)法对9种使用活性炭复合滤嘴的国内外香烟样品中粒相及气相自由基进行检测。结果实验样品中进口香烟A1气相自由基降低最多,达到53.8%;粒相自由基降低最多的是国产香烟A1,达到31.3%。进口香烟B2气相自由基增加最多,达到78.6%,粒相自由基含量增加最多的是进口香烟A2,达到47.7%。气相自由基及粒相自由基含量降低与增加的样品数量基本接近,同一品牌、不同型号的香烟,活性炭复合滤嘴的作用也表现出差异。3个没有使用抗自由基物质的香烟样品也具有与使用该物质的香烟样品相近的降低自由基的效果。结论使用活性炭复合滤嘴不一定能够降低香烟烟气中的自由基含量,活性炭对气相自由基含量的影响明显大于对粒相自由基含量的影响。

用超临界异丙醇流体制备TiO_2／活性炭复合材料

在存在超临界异丙醇介质的条件下,将钛酸异丙酯与活性炭反应生成具有光催化与吸附性能协同效应的TiO_2/活性炭复合材料.产生协同效应,可使低浓度污染物快速地表面富集和吸附净化,加快了污染物的光催化降解速率,TiO_2的光催化作用又促使被活性炭吸附的污染物向TiO_2表面迁移,使活性炭吸附能力得以恢复,实现了吸附剂的原位再生.

焙烧温度对氧化铝-活性炭复合载体性能的影响

采用混捏法制备氧化铝-活性炭(AAC,质量比为4∶1)复合载体,考察焙烧温度对复合载体性能的影响,采用FT-IR、XRD、颗粒强度测定仪以及N2吸附等表征复合载体。结果表明,焙烧与否对载体的比表面积、径向抗压碎力及表面酸度等均有一定影响,焙烧温度不同,对复合载体表面物相的影响程度不同。随着焙烧温度升高,浸渍法制备的Ni Mo/AAC催化剂对二苯并噻吩的加氢脱硫活性先降低后升高。

分级多孔石墨烯/活性炭复合材料的制备及其电化学电容性能分析

采用液相共混法,以酚醛树脂和氧化石墨为原料,得到氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料,再通过高温碳化和活化工艺,制备出石墨烯/活性炭复合材料.采用循环伏安和恒流充放电测试表征其电化学电容性能,结果表明:该复合材料在0. 5 A·g-1的电流密度下比电容高达197 F·g-1,当电流密度增加到10 A·g-1时,比电容为163 F·g-1,电流增加20倍,电容保持率为83%,在0. 5 A·g-1的电流密度下循环1000次,未见容量有衰减,电容保持率为100%.这表明该复合材料具有优良的电容性能.

一步浸渍化学活化法制备膨胀石墨/活性炭复合材料

以蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,采用一步浸渍化学活化法制备了大比表面积的膨胀石墨/活性炭复合材料;采用SEM和比表面积分析仪对材料进行了表征,研究了磷酸与蔗糖质量比和活化温度对孔结构的影响。结果表明:大部分活性炭沉积在蠕虫状膨胀石墨的表面或以蛋壳状搭接在缠绕空间中,只有少量进入膨胀石墨内部;随着磷酸与蔗糖质量比和活化温度的增大,其比表面积和孔容先增大后减小,材料中微孔逐渐向中孔发展;在磷酸与蔗糖质量比和活化温度分别为0.9和350℃时其比表面积和孔容达到最大值,分别为1 978 m2.g-1和0.931 7 cm3.g-1。

超级电容器MnO_2/活性炭复合电极的研究

采用机械混合物理方法将电解MnO2进行细化并与活性炭组成复合电极材料。循环伏安、恒流充放电等测试结果表明,复合电极材电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为。当MnO2和活性炭混合物的平均粒径在3μm左右,并且其配比达到某一值时,电极呈现出良好的大电流充放电性能,解决了活性炭大电流充放电效果差的问题。

凹凸棒活性炭复合滤料对水中COD_(Mn)的吸附研究

以凹凸棒活性炭复合滤料处理原水中的CODMn,探讨了滤料投加量、吸附时间、温度、pH值及原水初始浓度等因素对CODMn去除处理效果的影响。结果表明,滤料的最佳投加量及吸附时间分别为40g/L和80min,吸附反应是放热反应,在pH约为8时CODMn的去除率可达到54.27%,滤料对CODMn的吸附符合Langmuir吸附模型,凹凸棒活性炭复合滤料在微污染饮用水处理领域有一定的实际应用价值。

气相色谱外标法测定活性炭复合滤嘴中的烟碱

用气相色谱外标法建立了活性炭复合滤嘴中烟碱的定量方法。结果表明,烟碱含量与峰面积具有良好的线性关系,其相关系数(r)=0.999 8,烟碱的RSD为1.22%(n=8),回收率为96.6%～103.8%。该方法适用于活性炭复合滤嘴中烟碱的测定。

船舶机舱含油废水在膨胀石墨/活性炭复合吸附剂上的吸附研究

为分析吸附技术在船舶机舱含油废水处理中的可行性,本文通过化学活化法,分别选择KOH和酚醛树脂作为活化剂和碳源,在由溶液浸渍法制备膨胀石墨/活性炭复合吸附剂后,进行乳化油在制备试样上的吸附平衡和吸附动力学特性作分析。在25℃下,根据重量法的原理测试了乳化油在吸附剂试样上的吸附动力曲线,并通过拟合Lagergren准一级和准二级动力学曲线,确定吸附速率常数与初始吸附速度。在温度区间20℃~30℃,测试乳化油在试样上的吸附等温线后,比较Langmuir,Freundlich和Tempkin吸附等温方程预测吸附平衡数据的精度,并由Van′t Hoff方程计算了吸附平衡过程的焓变和熵变。结果表明,乳化油在复合吸附剂上发生物理吸附且在常温下就可自发进行,研究乳化油在复合吸附剂上的吸附动力学特性和吸附平衡可分别选用Lagergren准二级吸附速率模型和Tempkin吸附等温方程。膨胀石墨/活性炭复合吸附剂用于船舶机舱含油废水的处理具有良好的前景。

水中Ni^(2+)在粒状沸石/活性炭复合材料上的吸附研究

采用廉价的煤矸石为主要原料,添加一定量的沥青粉制备了沸石NaA/活性炭粒状复合材料,并以此作为吸附剂,研究了水溶液中Ni2+在该复合材料中的吸附行为,考察溶液的初始浓度、吸附时间和pH对吸附的影响。结果表明溶液较高的pH值有利于Ni2+在吸附剂上的吸附;随Ni2+初始浓度的增大复合材料的吸附量增大,而Ni2+的去除率随之减小;Ni2+在复合材料上的吸附接近Langmuir-Freundlich等温吸附模型,反映了吸附表面的多相性及两类吸附中心在复合材料上的共存性;吸附速率遵循准二级吸附动力学模型。

凹凸棒活性炭复合滤料对刚果红的吸附性能研究

文章以凹凸棒活性炭复合滤料处理原水中的刚果红,探讨了滤料投加量、吸附时间、温度、pH及原水初始浓度等因素对刚果红去除处理效果的影响。实验结果表明,25℃时,在中性50 mg/L的刚果红溶液中,振荡60 min,凹凸棒活性炭复合滤料对刚果红溶液的吸附可达平衡。凹凸棒活性炭复合滤料作为吸附剂处理含刚果红废水,是一种有效的方法。