气相吸附用活性炭成型物的研究

以木质粉状活性炭、胶粘剂和多孔质毡状支持物为原料，探讨了制取气相吸附用活性炭成型物的制造方法和工艺条件。研究了胶粘剂对粉状活性炭的吸附能力和胶接能力的关系，测定了因胶粘剂引起的活性炭孔隙堵塞情况，并筛选出了一种适合于制造气相吸附用活性炭成型物的胶粘剂。

活性炭及基材种类对活性炭成型物性能的影响

测定了以 4种粉状活性炭 ,1种胶粘剂及 5种多孔质基材为原料 ,在 4种不同的胶炭比下制得的胶炭混合物和活性炭成型物的主要吸附性能及胶接强度 ;分析了原料活性炭以及基材的主要性质对活性炭成型物的吸附性能及胶接强度的影响 ,得出原料活性炭的吸附能力和孔隙发达程度与活性炭成型物的吸附能力和胶接强度有着密切的关系 ,表面官能团的数量对活性炭成型物的胶接强度未观察到明显的影响 ;

竹炭配煤成型活性炭吸附性能研究

【目的】为了探究煤与生物质配比对制备成型活性炭的颗粒强度、表观密度、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值以及孔隙结构等影响。【方法】该研究以竹炭配煤制备成型炭,经过水蒸气活化制备颗粒活性炭,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、热重法(Thermogravimetry,TG)、氮气等温吸脱附等表征手段深入分析竹炭配煤成型活性炭的理化特性。【结果】竹炭引入会提高成型活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值,降低成型活性炭强度、表观密度,影响成型活性炭的使用效果。【结论】当煤炭∶竹炭为1∶3时,吸附性能与强度指标均满足要求,此时活性炭碘吸附值以及亚甲基蓝吸附值分别为934.7、165 mg·g^(-1),强度为86.4%,达到饮用水国标规定,具有良好的商业应用前景。

高硅灰酒糟基粉状活性炭成型及性能

以粉状白酒糟物理活化炭为原料,以羧甲基纤维素(CMC)、煤焦油和酒糟活性炭灰分碱处理溶出液为粘结剂,研究了高含Si灰生物质粉末活性炭的成型方法.结果表明,单独以CMC和煤焦油作为粘结剂,在4.0MPa成型压力下所制成型活性炭的侧压强度达120N/cm,但其碘吸附能力低于400mg/g.利用酒糟基活性炭灰碱处理溶出液,仅添加少量CMC成型的活性炭达到相同侧压强度,吸附能力达600mg/g以上,明显高于仅添加CMC或煤焦油成型的活性炭,以及原活性炭粉.对成型活性炭进行了红外光谱、XRD及SEM表征,分析了其粘结机理.

成型活性炭制备技术研究进展

概述了国内外成型活性炭的各种制备技术,并作了分析、比较。同时指出制备高比表面积、高强度的成型活性炭,必须使用以粉状活性炭添加有机类黏结剂成型的方法。在此基础上,归纳了黏结剂、原料表面化学性质、添加剂、成型工艺等对该类方法所制成型活性炭性能的影响。

成型活性炭的制备及其甲烷吸附性能的研究

以羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂、比表面积为2325m2/g的粉状活性炭为原料,考察了成型活性炭的制备及其对甲烷吸附性能的影响。正交实验结果表明,影响甲烷体积吸附量的因素由大到小依次为:成型压力>热处理温度>热处理时间>粘结剂的添加比例,并且得出了这种成型活性炭的最佳成型工艺,即:成型压力62.5MPa,热处理温度250℃,热处理时间90min,粘结剂质量添加比例20%。用最佳条件制备的成型活性炭在298K和3.6MPa下对甲烷的体积吸附量可达167.9。

成型活性炭对甲烷吸附性能研究

以羧甲基纤维素、酚醛树脂及聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂进行了超级活性炭的成型 ,较为详细地考察了粘结剂添加量及粘接剂种类对所制型炭的堆密度、抗压强度及甲烷吸附性能的影响。结果发现 :随粘接剂含量的增大 ,所制型炭的抗压强度、堆密度增大 ,而比表面积及孔容减小 ,其对甲烷的吸附性能也呈下降趋势。在所考察的几种粘接剂中 ,从工程角度考虑羧甲基纤维素是比较好的一种粘接剂。

以聚乙烯醇为粘结剂制备成型活性炭的研究

以粉末活性炭为原料、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂制备了成型活性炭,考察了粘结剂的比例,后处理时间,成型压力等对吸附性能和抗压强度的影响。结果表明,影响碘吸附性能的因素依次为:粘结剂的比例>后处理时间>成型压力>后处理温度;影响抗压强度的因素依次为:粘结剂的比例>后处理温度>后处理时间>成型压力;最佳制备条件为:粘结剂的比例为15%,成型压力为80MPa,后处理温度为200℃,后处理时间为30m in。

烟煤制备成型活性炭及其PSA浓缩CH_4/N_2中CH_4的性能研究

以重庆烟煤为原料,采用碳化-活化-气相沉积工艺制备了变压吸附(PSA)浓缩CH4/N2中CH4用的成型活性炭,考察了制备工艺条件对活性炭浓缩CH4/N2中CH4效果的影响。用低温液氮吸附方法对活性炭的孔结构进行了表征。实验结果表明,制备的成型活性炭在单循环五步PSA过程的抽真空步骤可使CH4的浓度较原料气提高20.0%(体积分数)左右。对浓缩效果为20%(体积分数)的AC-1活性炭进行了表征,其BET比表面积为580m2/g,微孔孔容为0.14cm3/g,孔径分布主要集中在2.0～4.0nm。

煤质成型活性炭的制备及其吸附性能研究

以神木烟煤为原料,煤沥青为黏结剂,在较低浸渍比下采用KOH和ZnCl_2活化法制备成型活性炭,利用低温(77 K)N_2吸附法对活性炭的比表面积及孔结构参数进行表征,考察浸渍比对活性炭孔结构的影响及其液相吸附性能,并对比分析两种化学活化法所制活性炭结构与性能的差异.结果表明,在相同浸渍比下,KOH活化法所制成型活性炭的比表面积、总孔容及碘吸附值均高于ZnCl_2活化法.当浸渍比为1.0时,采用KOH活化法可制备出表面积为811 m^2/g,总孔容为0.513 cm^3/g,中孔比例为23.6%,碘吸附值为1 125 mg/g的成型活性炭;采用ZnCl_2活化法可制备出表面积为472 m^2/g,总孔容为0.301 cm^3/g,中孔比例为30.6%,碘吸附值为527 mg/g的成型活性炭.两种活化法所制成型活性炭的孔径主要分布在1.2 nm^2.0 nm的微孔和3.6 nm^4.5 nm的中孔范围内.

成型前后活性炭储氢性能的初步研究

初步分析成型措施对活性炭储氢特性的影响。首先,在温度区间113～293K、压力范围0～12.5MPa测定氢平衡吸附数据,比较氢在未成型和经丙烯酸甲脂乳胶粘合剂成型的YK-1活性炭上的吸附量和等量吸附热;其次,通过储罐在室温、10.5MPa压力下的快速充/放气试验,分析成型措施对储罐吸附床吸附热效应的影响。结果表明,成型措施改变活性炭的密度和比表面积,使吸附量和吸附床中心在充放气过程的温度曲线以及吸附床的脱氢流率发生变化;在活性炭成型后,必须强化吸附床传热或引入吸附热管理措施以抑制吸附过程热效应。

煤基成型活性炭活化实验研究及性能表征

以低变质粉煤与液化残渣为原料,水蒸气为活化剂,研究了活化时间与活化温度对成型活性炭吸附性能、抗压强度和活性炭收率的影响。采用N2吸附、SEM、碘吸附等手段对成型活性炭的孔径分布及吸附性能进行了分析表征。研究表明,经700℃炭化1.0h,800℃水蒸气活化1.5h制备的成型活性炭碘吸附值为820mg/g,活性炭收率为36.63%,抗压强度为0.08MPa,比表面积为509m2/g,其总孔容积达0.35cm3/g。随着活化时间的延长,成型活性炭的碘吸附值先增大后减小,炭化收率和抗压强度都逐渐降低;随着活化温度的升高,成型活性炭的碘吸附值先增大后减小,炭化收率和抗压强度都逐渐减小。

CMC粘接法制备柱状成型活性炭

以羧甲基纤维素钠(CMC)为粘接剂制备了柱状成型活性炭,研究了炭化温度、CMC添加量对产物吸附性能、孔结构及强度的影响。结果表明,随着炭化温度的升高,柱状成型活性炭的比表面积、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值均呈现下降趋势;随着CMC添加量的增加,柱状成型活性炭的比表面积、总孔容、微孔容、平均孔径及亚甲基蓝吸附值、碘吸附值及对甲苯的吸附能力均逐渐降低,其强度逐渐增大。CMC粘接法制备柱状成型活性炭的最佳工艺为炭化温度200℃,CMC添加量10%,产物比表面积可达844.9 m2/g,亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为189.2及968.2 mg/g,强度可达99.83%,甲苯的吸附率达65.5%。

水蒸气活化制备竹质成型活性炭及其对二硫化碳的吸附性能

竹材是重要的林业可再生资源,以竹材代替木材制备活性炭可节省大量木材。以竹粉为原料,经磷酸活化成型后进行水蒸气二次活化,在不同工艺条件下制备了高吸附性能活性炭。通过碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、N_2吸附-脱附等温线、二硫化碳动态吸附量等对所制活性炭的性能进行表征。结果表明:在磷酸浸渍比1.2∶1、活化时间20 min、活化温度450℃,水蒸气活化温度875℃、活化时间1 h、流量3.0 m L/min条件下,制得的活性炭BET比表面积为1 264.60 m^2/g、总孔容积为1.227 cm^3/g、平均孔径为3.88 nm、碘吸附值为1 452.96 mg/g、亚甲基蓝吸附值为307.5 mg/g、强度为91.76%、得率为30.42%;在动态干燥和30%相对湿度条件下,对二硫化碳的单位质量吸附量分别为0.416和0.390 g/g。活性炭对CS2的吸附能力主要与活性炭的孔结构有关,微孔发达、平均孔径小、碘吸附值高的活性炭更有利于CS2的吸附。由于竹材表观密度相对较低,且受到竹材自身组分的限制,所制活性炭的强度低于椰壳活性炭。

污泥-兰炭末基成型活性炭的制备及吸附性能研究

采用H_2SO_4和ZnCl_2复合活化法,以脱水污泥和兰炭末为原料制备了污泥-兰炭末基成型活性炭,通过FTIR、BET及TG对产物进行了表征和性能测试,研究了pH值、固液比和吸附时间对其处理兰炭废水效果的影响,并进行了成型活性炭的再生性能测试。单因素和正交实验结果表明:影响成型活性炭碘吸附值的因素由大到小依次为活化温度>活化时间>浸渍比(污泥和兰炭末混合物质量与活化剂溶液体积比)。最佳制备工艺条件为活化温度750℃、活化时间2 h、浸渍比1∶2.5。制备的成型活性炭平均孔径约9 nm,比表面积约194 m^2/g,且结构中含有烷烃、芳烃等多种类型的烃类及醇和酚等含氧官能团。兰炭废水处理结果表明:当pH≈8、固液比(成型活性炭质量与兰炭废水体积比)1∶30、吸附时间32 h,氨氮去除率和色度去除率分别约为83%、42%,成型活性炭经5次再生后,碘吸附值和抗压强度分别降低了31%和62%。

甲烷在成型前后活性炭上吸附的初步试验

通过对比试验,分析成型对活性炭储存甲烷特性的影响。首先,应用丙烯酸甲酯乳胶黏合剂对活性炭SAC-02成型,在温度区间268.15～338.15K、压力范围0～15MPa测试甲烷的吸附等温线;通过确定吸附量和等量吸附热,比较甲烷在成型前后活性炭上的吸附平衡。其次,测试储罐吸附床中心在室温、4个压力(6.5MPa、5.5MPa、4.5MPa和3.5MPa)下快速充放气过程的温度变化,分析成型对吸附过程热效应的影响。结果表明,成型活性炭的密度增大、比表面积减小、单位质量吸附剂上的甲烷吸附量减小;甲烷在成型前后活性炭上的等量吸附热均处于13～20.5kJ·mol-1;成型活性炭吸附床中心温度在充放气过程中的变化幅度和变化速率均增大。比较试验结果时发现,选用黏合剂成型须综合考虑其对吸附床热导率、传质阻力及吸附剂微观结构的影响。

沉积TiO_2膜的成型活性炭的制备及性能研究

以粉末活性炭为基料,煤焦油为粘结剂,淀粉为造孔剂,添加适量的羧甲基纤维素(CMC),经稳定化、炭化、活化等工艺制备成型活性炭(FAC),并在表面沉积具有光催化活性的TiO2膜。考察原料组成及热处理温度对FAC机械强度、透水性及吸附性能的影响。当成型活性炭原料配比(质量分数)为粉末活性炭60%,焦油28%,淀粉6%,CMC6%,稳定化温度为270℃,炭化温度500℃,活化温度800℃,FAC性能较好。TiO2膜的沉积提高了FAC的强度,吸附性能和透水性变化不大。

乙基纤维素包覆成型活性炭的制备及其性能研究

以乙基纤维素(EC)为包覆材料,无水乙醇为溶剂,在50℃溶解制成包膜液。将制备好的包膜液均匀地喷涂在成型活性炭的表面,经热处理后,制备得到包覆EC的活性炭产品。考察了包膜液的质量分数、喷涂体积及热处理温度对包覆活性炭强度和吸附性能的影响。结果发现:膜液质量分数4.23%、30 g活性炭喷涂20 m L膜液、热处理温度140℃条件下,制备的包覆活性炭产品强度达93.66%,相比原料活性炭提高7.35个百分点,丁烷工作容量为86.0 g/L,相比原料活性炭下降9.6 g/L,在活性炭表面形成了一层3~4μm的薄膜。EC包覆没有改变活性炭内部的孔结构特征,但会影响活性炭表面的润湿性,经EC包覆后活性炭水接触角(θ)为89.76°(原料活性炭的θ为15.41°),疏水性能显著提高;包覆后的活性炭产品表面光滑平整,无浮尘,形状保持良好。

糯米灰浆粘结型富钙成型活性炭的制备及其性能

利用造纸白泥原位物理活化杉木屑制备富钙活性炭粉,考察了制备工艺条件对活性炭粉得率和吸附性能的影响。在富钙活性炭粉中加入糯米浆进行捏合并压制成型,制得糯米灰浆粘结型柱状成型活性炭。在白泥与杉木屑质量比3∶2,950℃活化1.5 h的优化条件下,可制备出比表面积为975 m^2/g、得率约24%的活性炭样品。经300℃热处理1 h后制得的糯米灰浆粘结型富钙成型活性炭,其抗压强度高达18 MPa,碘吸附值为410 mg/g,耐水浸泡性长达60 d以上。SEM和XRD分析结果显示:糯米灰浆粘结成型活性炭中各组分间胶结紧密,且糯米浆对成型活性炭试样中石灰组分的炭化结晶进程具有调控作用。

原料复配制备木质素基成型活性炭研究

以碱木质素和杉木屑为原料,磷酸为活化剂,制备碱木质素基成型活性炭,考察了碱木质素质量分数、浸渍比、活化温度、活化时间等对活性炭性能的影响。研究结果表明:碱木质素复配杉木屑(碱木质素质量分数50%)后,复配料的表面润湿性显著提高,瞬时水接触角由133.2°(碱木质素)降低至86.6°(复配料);热膨胀系数显著降低,膨胀温度区间的热膨胀系数由2365μm/(m·℃)(碱木质素)降低至45μm/(m·℃)(复配料)。在最佳工艺条件即碱木质素质量分数50%、浸渍比1.5∶1(纯磷酸与复配料质量比)、活化温度500℃、活化时间90 min下,制备的成型活性炭得率41.76%,碘吸附值1070 mg/g,亚甲基蓝吸附值255 mg/g,强度90%,比表面积1646 m^(2)/g,总孔容积为0.795 cm^(3)/g,其中孔径小于5 nm的孔容积占总孔容积的97.2%。