活性炭负载N掺杂TiO_(2)的制备与光催化性能研究

采用一步溶胶-凝胶法制备活性炭负载N掺杂TiO_(2)(N-TiO_(2)/AC)复合物。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对样品进行晶型和形貌表征。XRD结果表明,所制备样品具有锐钛矿晶型结构;SEM照片显示,所制备N-TiO_(2)粒子均匀地分散在活性炭上。通过在可见光照下降解染料甲基橙(MO),评价N-TiO_(2)/AC的光催化性能。结果表明,与N-TiO_(2)相比,N-TiO_(2)/AC对甲基橙的降解率提升了21.5%;经6次循环使用后,N-TiO_(2)/AC的催化降解率仍高于82%。

臭氧/金属负载活性炭对溶解性有机氮(DON)去除效果研究

为探讨臭氧/金属改性活性炭对二级出水中溶解性有机氮(DON)的去除效果,利用SEM、XRD和BET对改性活性炭进行了表征,并结合三维荧光光谱和区域体积积分分析手段对DON进行了定量分析。结果表明:金属负载改性活性炭后,Fe-AC表面主要为Fe3O4、Cu-AC表面主要为Cu O和Cu、Mn-AC表面主要为MnO、Pd-AC和Pt-AC表面主要为Pd单质和Pt单质;相比于改性前,Fe-AC的比表面积和微孔比表面积都有一定程度的增加。经过金属负载改性的活性炭在一定程度上提高了DON的去除率,特别是Pd-AC,对DON的去除效果最佳,由改性前的56.1%提高至79.2%,增加了23.1个百分点。二级出水区域Ⅱ和Ⅳ荧光区域标准体积占总的荧光区域标准体积的63.76%,经过臭氧/金属负载活性炭处理后,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和总荧光区域标准体积呈下降趋势,荧光区域Ⅳ代表的SMPs去除率最高。

活性炭负载P-TsOH催化超声合成阿司匹林

以水杨酸和乙酸酐为原料，以活性炭负载对甲苯磺酸（p-TsOH）为催化剂，在超声作用下催化合成阿司匹林。考察了反应时间，催化剂用量，酐、酸摩尔比以及反应温度对该反应的影响。实验结果表明：活性炭负载p-TsOH有着良好的催化活性，当反应条件为：超声时间为14min，反应温度为90℃，酐、酸摩尔比为3．5：1，催化剂用量为水杨酸物质量的2．5％时，阿司匹林的收率可达83％。

铁/银双金属改性椰壳活性炭对水中As(Ⅲ)的去除研究

采用热解法制备铁/银双金属改性椰壳活性炭(FeAg@AC),研究其对水体中As(Ⅲ)的吸附特性。表征结果证明,单质铁与单质银以纳米小球的形态成功负载于椰壳活性炭上,粒径在10~100 nm不等;在FeAg@AC除As(Ⅲ)过程中,Fe^(0)作为电子供体,Ag^(0)作为催化剂,最终砷以As(Ⅴ)的形式固定附着于FeAg@AC表面。吸附实验结果表明,当As(Ⅲ)初始质量浓度为11.03 mg/L、pH=7、反应时间为24 h时,FeAg@AC对As(Ⅲ)的去除率高达92.10%;PO_(4)^(3-)与CO_(3)^(2-)对As(Ⅲ)的去除具有抑制作用。准二级动力学和Freundlich模型更好拟合As(Ⅲ)的去除,化学吸附起主导作用。

Ni/煤基活性炭催化剂制备及Ni负载量对准东煤直接液化的影响

催化剂是降低煤直接液化苛刻反应条件、提高液化油产率的重要因素。以新疆俄霍布拉克煤田次烟煤为碳源,以Ni(NO_(3))_(2)水溶液为镍源,采用一步原位负载煅烧还原法,制备了Ni负载量分别为7%,8%,15%和22%(质量分数)的Ni/煤基活性炭(Ni/coal-based activated carbon,Ni/CAC)催化剂。以新疆准东西沟煤田褐煤为煤样,通过液化实验,考察了Ni负载量对Ni/CAC的形貌和结构特征、液化效果及液化油组成的影响。结果表明:Ni以单质负载于CAC孔壁,随着其负载量的增加,晶粒尺寸迅速增加,晶粒比表面积和分散度以及催化剂的比表面积和孔体积均减小。准东西沟褐煤液化实验表明,随着Ni负载量的增加,转化率和油产率均呈开口向下抛物线变化,在8%的Ni负载量时,均达到最大值,分别为89.50%和75.69%;总氢耗为3.51 g(H_(2))/100 g(煤),其中,气相氢耗为2.00 g(H_(2))/100 g(煤),占总氢耗的57%。液化油的GC-MS分析表明,不同Ni负载量的四种试样的液化油中,烷烃含量均最高,约占40%;含氧化合物含量为20%~30%,以酚类为主;芳烃含量也为20%~30%,以单环芳烃和双环芳烃为主;含N,S等化合物含量为8%~11%。随着Ni负载量的增加,烷烃含量增加幅度较大,含氧化合物含量减少,芳烃等其他化合物含量变化不大。

活性炭负载纳米铁降解2,4-二硝基苯酚的影响探究

采用液相还原法制备活性炭负载纳米铁(nZVI/AC),利用X射线衍射仪(XRD)对其进行表征,设计单因素试验与正交试验探究nZVI/AC降解2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)效果和最佳条件。XRD表征结果显示成功制备出nZVI/AC。单因素试验结果表明,弱酸性有利于nZVI/AC对2,4-DNP的降解,在2,4-DNP质量浓度为2~20 mg/L的条件下,随着2,4-DNP初始浓度的升高,其降解率先提升后下降,nZVI/AC投加量的增加与振荡时间的延长均能提升2,4-DNP的降解效果。正交试验得出的影响因素排序为:2,4-DNP初始浓度>振荡时间> nZVI/AC投加量>初始pH值;在废水体积为50 mL, 2,4-DNP的初始质量浓度为16 mg/L,初始pH值为6, nZVI/AC的投加量为5 g/L,振荡反应时间为120 min的最佳条件下,2,4-DNP的最高去除率达到89%。

煤基活性炭的制备及储氢性能研究

氢能具有清洁无碳、绿色高效、可再生等特点,作为可持续能源载体,活性炭是一种有潜力的物理吸附储氢材料,因而被广泛研究。以煤为原料,KOH化钾做活化剂,探究了煤与活化剂的混合方式、煤预处理、负载不同量金属Pd制备的煤基活性炭对氢吸附性能的影响。结果表明:在活性炭表面负载1%,2.5%,5%不同量pd改性后,由于H_(2)分子的溢出效应可有效的提高活性炭的储氢能力,其中负载量1%适中且纳米颗粒分散均匀的样品储氢量可提高到4.5wt%。

活性炭负载金属催化剂催化合成三联苯的性能研究

采用浸渍煅烧法制备了改性活性炭负载复合金属催化剂,考察了活性炭改性条件对合成三联苯的影响。结果表明,活性炭载体经10%磷酸改性、添加10%~35%载体质量的CuFeZn复合氧化物,在反应温度为85℃、70℃下老化48 h、550℃煅烧4 h后制得催化剂,研磨颗粒至60目。该催化剂用于三联苯合成可显著提高其选择性,减少四联苯、五联苯等副产物的产生,提高了以苯为原料合成氢化三联苯导热油的纯度和产品性能。

活性炭负载钴–过硫酸盐氧化处理含酚废水的研究

酚类是一种高毒性的有机物,对人类健康和生态环境都产生了极大的危害,其在氧化反应中产生的中间产物也具有高毒性且难处理、成分复杂、废水量大、色度大,因此有必要对酚类物质的降解进行分析研究。本研究选择活性炭(AC)做载体。通过活性炭负载钴离子,进一步提高过硫酸盐的活性,用X射线分析仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对活性炭负载钴进行表征分析。通过实验研究钴负载量、活性炭负载钴的投加量、过硫酸钠的投加量、反应时间、反应温度、废水的pH以及废水初始浓度对含酚废水降解效果的影响。结果表明,当钴负载量为6%、活性炭负载钴用量为1.2 g/L、过硫酸钠用量为0.9 g/L、反应时间为100 min、反应温度为50℃、废水的pH为3、废水初始浓度为90 mg/L时,COD的去除率可达95.98%,有可实际操作的意义。

耐热酚醛树脂基活性炭的制备及其超级电容器性能研究

活性炭因其大比表面积和低成本的优势,被广泛应用于超级电容器电极材料中。然而在活性炭的制备过程中,前驱体往往需要进行预炭化/氧化等处理以增强其热稳定性,这将会提高制备成本和工艺复杂性,不利于实际应用需求。为解决这一问题,本工作利用具有高度交联结构的耐热酚醛树脂为前驱体,通过一步活化法制备具有超高比表面及优异导电性的活性炭电极材料。最佳碱炭质量比为3∶1时所制备的活性炭比表面积高达2656m2·g^(-1)。在6 mol·L^(-1)KOH电解液中测试了活性炭电极的电容储能性能,1 A·g^(-1)时其比容量高达305.5F·g^(-1),在50A·g^(-1)的超大电流密度下电容保持率有63.8%,远高于目前商业活性炭水平。另外,其在高质量负载量下仍具有优异的容量、倍率、循环性能,表现出巨大的应用潜质。

Pd在超级活性炭上的负载对其储氢性能的影响

负载金属Pd和PdO都有助于提高超高比表面积活性炭的吸氢性能,并能使其吸氢能力分别提高2倍～4倍和4倍～5倍左右.同时由于过渡金属在高温下容易发生团聚和迁移现象,负载在活性炭上的金属Pd的还原温度和还原时间应分别控制在125℃和2h.在0℃和27℃常压下,Pd/AC和PdO/AC(SBET为3886m2/g)对氢的饱和吸附量分别为:20mL/g、23mL/g和14mL/g、15.8mL/g,且它们的循环使用寿命良好.

TiO_2/活性炭负载光催化剂的制备与光催化性能

以粒状活性炭为载体,钛酸丁酯和乙醇为原料,用溶胶凝胶法及浸渍法制备负载型TiO2 光催化剂.通过加入不同分子量和质量的聚乙二醇降低催化剂表面TiO2 的粒径,增大比表面积,提高TiO2 C光催化剂的吸附性和光催化活性.以XDA、SEM、TG DTA、比表面积、亚甲蓝吸附值、钛的负载量及对亚甲蓝的光催化降解性能对催化剂样品进行了表征.结果表明:加入1 0gPEG2 0 0 0所制备的TiO2 C前驱体经过45 0℃焙烧后,TiO2 的平均晶粒尺寸为12 9nm ,其晶型为锐钛矿型,其比表面积为997 0m2 ·g- 1 ,对亚甲蓝的吸附值比活性炭基体增加2 2 5 % ,10 0mg·L- 1的亚甲蓝溶液用该催化剂在pH为1 0～9 2 5范围内,2 5h的降解率达82 5 %～96% .

负载氧化物的羊毛活性炭对模拟染料废水吸附效果

为提升羊毛活性炭的吸附脱色能力,利用Fe(NO3)3、Cu(NO3)2作浸渍液制备了负载不同种类金属氧化物的羊毛活性炭,借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射及比表面积实验表征负载金属氧化物羊毛活性炭的负载效果,利用紫外分光光度计分析羊毛活性炭负载氧化物对模拟染料废水的吸附特性,然后探索分析负载工艺对负载铁氧化物羊毛活性炭吸附性能的影响规律。研究结果表明:羊毛负载氧化铁和氧化铜活性炭能很好地提升羊毛活性炭的吸附脱色效果,羊毛活性炭负载铁氧化物比负载铜氧化物的吸附脱色效果好;浸渍液Fe(NO3)3浓度为0.2~0.25 mol/L,负载煅烧时间为2 h,煅烧温度为400℃时,负载铁氧化物羊毛活性炭的吸附脱色率最好。

活性炭负载纳米TiO_2电催化氧化处理染料废水

用溶胶凝胶—动态吸附法制备颗粒活性炭(GAC)负载纳米二氧化钛(TiO2)催化剂,以甲基橙的脱色率为考察指标,研究TiO2/GAC电催化反应体系对甲基橙染料废水的电催化氧化性能。实验结果表明,在甲基橙废水pH为4,TiO2/GAC催化剂用量为0.5g,Fe2+浓度为250mg/L,电解电压为16V时,电催化氧化30min的条件下,甲基橙脱色率达99.2%,COD去除率达93.1%。

负载金属基活性炭纤维对一氧化氮和一氧化碳的吸附及催化性能研究

采用浸渍法制备了钯和铜化合物为主的系列金属基活性炭纤维 ,用气相色谱等手段对所制金属基活性炭纤维对一氧化氮和一氧化碳的吸附和催化性能进行研究。实验结果表明 :负载二价钯的活性炭纤维对一氧化碳有突出的吸附能力 ,随着钯载负量增大 ,样品对一氧化碳的吸附容量增加 ,动态吸附穿透时间延长。采用铜 /钯混合物负载比用单组份钯可提高对一氧化碳的动态吸附效率 ,节省钯的用量。经 40 0℃热处理的负载钯活性炭纤维在30 0℃以上的催化温度对 CO/NO混合气体有很高的催化转化率 ,在合适条件下达 1 0 0 %。当钯的使用量相同时 ,钯 /铜活性炭纤维比单组份钯负载活性炭纤维催化效率更高一些。钯 /铜活性炭纤维催化剂连续使用 70 h后催化效率仍然保持 1 0 0 %。

负载锰活性炭对苯酚吸附性能的研究

以高锰酸钾为浸渍液,采用浸渍法对果壳活性炭进行改性制备负载锰活性炭(Mn/AC),通过SEM、BET、FTIR等技术对负载锰前后活性炭进行表征,并考察了其对苯酚的去除率,通过单因素实验研究了Mn/AC投加量及p H值对苯酚吸附性能的影响,采用吸附等温线模型、动力学模型对Mn/AC吸附苯酚过程进行拟合,研究其吸附特性及机理。结果表明,Mn/AC对苯酚的去除率是负载前(NAC)的3.7倍,25℃,不调节p H值,Mn/AC的投加量为5 g/L时,对苯酚去除率为95.4%;Freundlich模型可较好地拟合Mn/AC吸附苯酚过程,吸附动力学符合拟二级动力学方程。

活性炭负载催化剂臭氧催化氧化处理印染废水研究

以堇青石蜂窝陶瓷、硅藻土、活性氧化铝和活性炭作为载体、金属氧化物(FexOy、CuO、NiO、MnxOy、BaO)作为催化活性组分,对臭氧催化氧化印染废水进行了试验对比,并对影响载铁型活性炭催化剂臭氧催化氧化印染废水的因素进行了研究。结果表明,载铁型的催化剂活性相对较高,当焙烧温度为750℃时,催化性能最好。利用载铁型活性炭催化剂,在臭氧质量浓度为10mg/L、pH值为6、反应时间为60min的条件下,催化氧化具有最佳的效果,COD去除率达86%;催化剂的重复利用性好,连续使用12次,COD的去除率仍可达64%。

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用.BrO3-的去除效率随pH值的减小而增大,共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.

活性炭表面氧化改性对负载铜(Ⅰ)吸附剂及其乙烯吸附性能的影响

将过渡金属化合物负载到高比表面载体上可以得到具有工业化前景的乙烯 乙烷分离吸附剂,采用柱动态法研究了氧化处理和负载铜(Ⅰ)改性活性炭的乙烯 乙烷吸附分离性能,结果表明,以表面氧化改性活性炭为载体,CuCl为活性组分的负载型吸附剂较活性炭直接负载CuCl吸附剂具有较大的乙烯吸附容量和选择性,AC H2O2 CuCl吸附剂的乙烯吸附容量为21.2mL(STP) g,乙烯 乙烷分离系数达到8.7,其原因是活性炭氧化改性后,表面羧基基团明显增多,使CuCl与活性炭表面结合力加强,改善了其分散状态,提高了利用率。

活性炭负载复合催化剂分解臭氧的研究

用浸渍法制备了活性炭负载的锰铁和锰铜催化剂,并进行了表征.考察了它们对臭氧分解的催化性能及相对湿度、臭氧初始浓度对臭氧催化分解的影响.结果表明,锰铁催化剂远优于锰铜催化剂,每克锰铁催化剂能分解3 43g臭氧;湿度对臭氧催化分解影响很大,相对湿度越高,催化性能越差;当臭氧初始质量浓度不大于1 908mg/L时,活性炭不参与反应,而在臭氧浓度过大时,催化剂中的载体活性炭会与臭氧发生反应,使催化剂总量减少.