活性炭纤维在热处理过程中的结构变化及电化学性能

对黏胶基、沥青基和聚丙烯腈基活性炭纤维这3种典型的活性炭纤维进行不同温度的热处理,热处理温度范围700～2 800℃,通过氮气吸附法、X射线衍射、元素分析和电阻率测试等分析方法详细考察了温度对活性炭纤维的孔隙结构、微晶结构、元素组成和电导率的影响,并研究其在无机体系和有机体系下作为超级电容器电极材料时电化学性能的变化。研究结果表明:活性炭纤维在经过热处理后,比表面积随着热处理温度的升高先增大后减小,当温度高于1 200℃时,炭纤维层间距不断减小,微晶尺寸逐渐增大,石墨化度有所提高,电导率逐渐增大,电容性能在一定温度热处理后得到较大提升。     

速生桉树皮基活性炭的制备及吸附特性

为研究不同剂料比、炭化温度、升温速率以及炭化停留时间对制备速生桉树皮基活性炭的影响,采用响应曲面法设计实验,借助比表面积和孔隙分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法对活性炭进行了物理化学性质的表征,并考察了最优条件下制备的活性炭对环丙沙星的吸附性能。结果显示,剂料比和升温速率对速生桉树皮基活性炭碘吸附值影响显著,通过二次多项模型得出最优工艺条件为:剂料比0.861,温度为713.791℃,升温速率为30℃/min,炭化停留时间为30 min,制备得到的最优活性炭样品(C-Y)的碘吸附值为1 225 mg/g,比表面积为611.373 m~2/g,孔体积为0.537 9 cm~3/g,平均孔径为3.52 nm。当环丙沙星初始浓度为200 mg/L,吸附平衡时间为24 h,C-Y对环丙沙星的吸附量达到122.5 mg/g,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附过程遵循拟一级动力学模型。     

熔盐法处理废旧聚丙烯腈纤维制备超级电容器碳材料及性能表征

以废旧纺织品聚丙烯腈为碳源,在氯化锌-氯化钾熔盐体系一步碳化活化制备超级电容器碳材料.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面分析仪等物理测试方法对材料进行结构、形貌和孔隙表征.并利用电化学工作站在三电极体系下对制备的碳材料进行循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试.结果表明,通过在空气中200℃稳定化10 h、氯化锌-氯化钾熔盐体系中800℃下炭化2 h制备的活性炭具有较大的比表面积和发达的孔结构,作为超级电容器电极材料展现出优异的电化学性能.在0. 25 A/g电流密度下最大比电容达319 F/g;在电流密度高达10 A/g下,比电容仍保留62. 7%.经过5 000次充放电循环性能测试,容量保持率可达82. 6%.     

癸酸-正辛酸与活性炭复合相变材料的制备

为了研究活性炭复合相变材料基本性能,以活性炭吸附相变材料(PCM)癸酸-正辛酸制得相变储能骨料(PCESA)为研究对象。采用不同粒径活性炭在不同温度下、不同吸附方式下进行吸附性能以及不同配比环氧树脂的封装试验。通过DSC测试PCM和PCESA的相变特征,用SEM图像分析吸附材料的微观结构。通过不同温度下PCM浸泡吸附率分析活性炭吸附性能,进行了超声波吸附与真空吸附方式下的PCM吸附性能试验。实验结果表明,PCM与PCESA的相变特性稳定,具有较好的热物理性能;6mm粒径的活性炭孔隙结构较完好,吸附PCM的性能较好;在30℃、40℃和50℃水浴温度下吸附率较高;真空吸附性能较其他吸附方式好;以环氧树脂、稀释剂与固化剂按质量比1∶0.15∶0.25的配比封装效果较好。     

复合氧化改性活性炭的物性及其对甲苯的吸附性能

利用4种化学试剂(HNO3溶液、NH3溶液、H2O2溶液与Fe(NO3)3溶液)对商业活性炭进行化学氧化改性。在含5%氧气和95%氮气的混合气体中,对改性活性炭进行热复合氧化改性。采用热重分析仪、孔隙分析仪、傅里叶红外分析(FTIR)与Boehm滴定对活性炭结构与表面基团进行测试,并利用改性活性炭对甲苯进行等温吸附实验。研究结果表明:强氧化剂预处理活性炭有助于热复合氧化改性中活性炭微孔孔容的增大;活性炭表面含氧基团由化学氧化改性和热复合氧化改性共同作用产生,热改性温度较低时,其主要由化学氧化改性生成,温度较高时,酸性基团主要来源于氧气与活性炭表面的氧化反应;酸性基团的存在能够促进活性炭吸附甲苯;控制合理的热复合氧化改性条件,既可以增加活性炭表面酸性基团,又可扩充微孔孔容,从而综合提升活性炭对甲苯的吸附能力。     

硫酸改性活性炭及其去除水中Cr(Ⅵ)的研究

探讨了硫酸改性活性炭的制备方法,以及改性炭吸附去除水中Cr(VI)的效果、条件与作用机理.结果表明,硫酸改性活性炭制备方法为:将5 g原炭浸泡在100 mL浓度为1 mol/L的硫酸溶液中改性时间4 h,改性温度60℃.改性炭吸附去除Cr(VI)的最佳方式为:溶液pH值3-5,改性炭投加比为1:100(重量比),(补充单位),Cr(VI)去除率为95.6%(较原炭提高了19.6%).改性炭强化Cr(VI)去除的机理主要是:改性炭表面酸性基团含量显著增加,表面极性和亲水性增强,因而对亲水性的Cr2O72-离子吸附能力增强;且活性炭在改性过程中表面形成了大量带正电荷的基团,强化了与Cr2O72-负离子的异电吸附作用.     

核桃壳活性炭的制备及其吸附苯酚特性

采用氯化锌-软锰矿活化法制备核桃壳活性炭并研究其对废水中苯酚的吸附特性,结果表明:软锰矿的投加量占原料的5%、氯化锌浓度为3 mol/L、剂料比为1、活化温度600℃、活化时间10min是活性炭的最佳制备条件。在此条件下亚甲基蓝脱色力是123mL/g,碘吸附值945mg/g。在18℃、pH=2条件下,0.5g核桃壳活性炭对50mL的50mg/L苯酚溶液吸附240min吸附效果最佳,吸附效果优于市煤质活性炭。     

生物滤池处理微污染原水中氨氮及“氮亏损”影响因素分析

为探讨饮用水生物滤池对NH4+-N去除和"氮亏损"现象的影响因素,测定生物滤池进出水中NH4+-N,NO2--N,NO3--N等指标.结果表明,陶粒生物滤池对NH4+-N的去除率从14.97%到60.99%,活性炭生物滤池对NH4+-N的去除率从16.59%到83.02%;陶粒和活性炭滤池对NH4+-N的去除率都随着流速的增加而降低;陶粒滤池内NH4+-N的去除率随着气水比和C∶N的增加而先增加后下降;NH4+-N的去除率在活性炭滤池内随C∶N的增加而降低,气∶水的增加而增加;气∶水对两种生物滤池中NH4+-N去除的影响最大.陶粒生物滤池氮亏损的量从0.10 mg/L到0.70 mg/L,活性炭生物滤池氮亏损量从0.11 mg/L到1.01 mg/L;氮亏损量随着流速增加而降低,随着气水比增加而增加,随着C∶N的增加而先下降后增加;气水比对陶粒和活性炭生物滤池的氮亏损量影响最大.     

基于硫酸根自由基的高级氧化技术原位再生活性炭

以吸附处理染料生化废水的饱和活性炭为研究对象,采用活化过硫酸氢钾(PMS)和过硫酸钠(SPS)的方法再生活性炭.分别考察了活化方式、氧化剂用量、pH值、再生时间、温度对再生活性炭吸附效果的影响,以再生前后活性炭吸附对废水COD,TOC和UV254值降低率的比值来计算再生效率.结果表明,热活化与其他活化方法相比,再生效果更好;当氧化剂质量分数为100%、活化温度为100℃、再生时间为60min时,活性炭经活化PMS和SPS再生后的再生效率(以COD值降低率计算)分别为53.90%和55.98%.表面基团测定、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分析表明,再生活性炭与原活性炭性质相近,恢复程度较高,与吸附试验结果对应.     

活性炭表面键合配位体固相萃取填料的制备及其对水中重金属离子吸附性能的研究

以椰子壳为原料,经过磷酸活化制得活性炭,键合苯甲酰异硫氰酸酯制得表面键合配位体改性活性炭固相萃取材料。利用N_2吸附-脱附、SEM、XPS、FT-IR等手段对所制备的固相萃取填料进行表征,考察了其对Zn~(2+)、Mn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Ag~+金属离子的吸附性能。结果表明,该固相萃取填料对Zn~(2+)、Mn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Ag~+的吸附容量分别为12.86、11.27、10.91、10.13和9.87 mg·g~(-1)。以5 mol·L~(-1) HNO_(3 )+0.05 mo·L~(-1)乙二胺四乙酸二钠溶液作为洗脱液对吸附的金属离子进行洗脱,通过固相萃取(SPE)与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用测定水样中重金属离子的含量,Zn~(2+)、Mn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Ag~+的检出限分别为0.147、0.177、0.185、0.228和0.249 mg·L~(-1)。