水蒸气活化制备生物质活性炭的实验研究

以稻壳、花生壳和玉米芯为原料,采用物理活化法以水蒸气为活化剂制备得到活性炭.分析了水蒸气活化机理,并通过对活性炭得率高低、亚甲基蓝脱色效果强弱的比较,讨论了活化时间(t)、活化温度(T)和水蒸气流量(QH2O)对活性炭的炭活化得率(Cyield)和吸附性能的影响.实验结果表明:随着t的延长和T的升高,3种原料制得的Cyield不断降低,活性炭的吸附性能先升高后降低;随着QH2O的增加,Cyield先降低后升高,活性炭的吸附性能先升高后降低.通过比较,得出玉米芯是3种原料中最佳的制备活性炭的物质,其最佳工艺条件为T=800 ℃,t=90 min 和QH2O=15 mL/h,所制备的活性炭得率为26.18%,亚甲基蓝吸附值为150 mL/g,比表面积为924.48 m2/g,孔平均尺寸为2.4 nm.     

物理活化法制备椰壳活性炭研究

以椰壳炭化料为原料采用水蒸气活化法在不同操作条件下制备得到各种椰壳活性炭.分别研究了水蒸气活化实验中活化时间和活化温度对活性炭的得率、活性炭碘值和苯酚吸附值的影响关系.实验结果表明,活化温度是水蒸气活化法制备椰壳活性炭的最重要的影响因素.在实验范围内,水蒸气活化法制备椰壳活性炭时,宜将活化温度选择在850℃左右,活化时间为120min.     

酚醛树脂基球形活性炭的制备及其吸附性能

对球形酚醛树脂制备活性炭的方法进行了优化并探讨了其吸附性能.分别对合成球形酚醛树脂过程中所用原料、转速进行了筛选,优化了由酚醛树脂制备活性炭的炭化和水蒸气活化过程,并考察了活性炭的吸附性能.对吸附性能优异的活性炭进行了氮气吸附-脱附等温线、比表面积及微孔体积的测定.结果表明:苯酚、甲醛和三乙烯四胺为合成球形酚醛树脂的最佳原料,三者的物质的量比为1∶1.13∶0.04.在转速为600 r/min时可获得粒径为0.35~0.50 mm的球形酚醛树脂.酚醛树脂经过600 ℃炭化和800 ℃活化过程制得球形活性炭.活性炭符合IUPAC定义的I型吸附曲线,孔径分布以微孔(0.5~2 nm)为主,比表面积可达1 431.89 m²/g,对DL-β氨基异丁酸和α-淀粉酶的吸附效率分别为63.41%和19.77%.     

二次活化对活性炭储氢性能的影响

储氢技术是燃料电池汽车完成商业化推广的主要技术障碍之一.高比表面积的活性炭材料是近年来车载储氢介质的主要研究热点之一.本文采用KOH与商业活性炭物理混合,在管式炉中二次活化处理商业活性炭,通过二次处理实现对材料的改性.采用氮气吸脱附等温线、XRD、SEM等分析方法对样品进行了分析测试,实验结果显示:制备的材料具有较大的比表面积(2860m2g-1)和较大的孔容(1.50cm3g-1),与普通商业活性炭相比,其吸附性能增强,储氢性能增加,在77K,1bar的条件下储氢量到达了2.12wt%.为以后制备具有超高比表面积的超级活性炭材料奠定了基础.     

浅谈KOH活化法对超级活性炭制备的影响

选用新疆独山子地区石化厂石油焦作为原材料,用KOH作为活化剂,采用化学活化法制备超级活性炭。制取过程中分别列举了碱炭比值、活化作用时间、活化维持温度等工艺参数对活性炭碘吸附值的影响;利用液氮吸附法对活性炭的比表面积、孔容孔径分布进行了表征。结果表明:在制备超级活性炭的过程中,碱炭比、活化温度和活化时间等条件起到关键作用,当碱炭比为4,活化温度为800℃时,活化时间为1.5h时,可以制得比表面积为2 411m2/g,孔容为1.11cm3/g,碘吸附值为2 536mg/g的石油焦基活性炭。     

活性炭改性对滤嘴吸附性能的影响

采用物理吸附仪对活性炭孔结构及比表面积进行表征,运用Boehm滴定法分析了活性炭改性前后表面酸性和酸性分布,并用X射线能谱仪对活性炭氧化改性前后氧元素含量进行了半定量分析,以期揭示活性炭物理、化学性质对滤嘴吸附性能的影响。研究结果表明:随着滤嘴中活性炭添加量的增加,滤嘴对烟气的吸附性能越高,在不显著增加香烟吸阻的前提下,选择30mg/g为滤嘴中活性炭最佳添加量;活性炭比表面积越高、孔容越大、酸性越强,滤嘴对香烟主流烟气的吸附性能越好。与普通醋酸纤维滤嘴相比,HNO3改性活性炭的滤嘴对尼古丁和焦油的吸附能力分别提高25.6%和8.8%。     

活化条件对活性炭表面性质的影响

用N_2吸附法系统研究了温度和气氛(还原性气氛,情性气氛)对重庆松藻原煤试制活性炭表面性质(比表面积、孔径分布、孔结构及孔形状)的影响;红外光谱法初步测定了活化条件对其表面基团的影响。结果表明,活性灰在不同气氛中经高温活化,表面积减小,按顺序:在氮气氛中减小不大,在H_2气中减小较大,在(N_2+H_2)混合气中明显减小。孔由微孔为主变成以中孔为主,孔形由墨水瓶形变成园筒形。     

电化学极化对活性炭纤维吸附SCN-的影响

为了去除冶金工业废水中的有害成份,研究活性炭纤维(ACF)电吸附技术。以SCN-为模型物,采用三电极电解池以紫外分光光度法(UV)检测电化学极化对吸附SCN-的影响。实验结果表明,正极化可以强化ACF对SCN-的吸附,而负极化减弱对SCN-的吸附,这一电吸附现象在一定程度上具有可逆性。L angm u ir方程可以描述ACF对SCN-的吸附和电吸附的平衡线。吸附动力学实验表明,与未极化比较,电吸附时ACF在开始阶段(30m in内)能够较快地达到较高的吸附量,使溶液中的SCN-浓度迅速降低。再生过程正极化还可以使活性炭纤维的孔径增大,从而增强活性炭纤维的吸附量。     

活性炭纤维电极对不同阳离子电吸附行为的试验研究

自制活性炭纤维电极电吸附除盐装置,在一定参数下,研究了对不同阳离子Na＋、Ag＋、Cu2＋、Pb2＋和Fe3＋的去除。在参数一定时,研究结果表明：一价离子吸附速率慢,去除率最低为20％;同价态离子半径越小的去除效果好且容易被吸附到双电层内;三价态离子吸附速率最快,去除效果最好,去除率高迭30％之多。     

磷酸法木质素基活性炭活化过程研究

以玉米芯木质素为原料,采用磷酸活化法制备木质素基活性炭.结合FTIR、低温氮吸附、拉曼光谱等表征手段,探究了不同活化温度(300～600℃)及磷酸与木质素质量比(1～3)对活性炭孔隙结构的影响,并探究磷酸活化木质素的反应机理.对比研究了有无磷酸作用下木质素受热过程中气体产物的变化规律.实验结果表明,磷酸降低了木质素中官能团的断键温度,使得CO、CO₂和CH₄的生成温度降低;促进了高温下(>500℃)木质素半焦的缩聚,使高温下H₂生成量增多;中孔和微孔在350℃以上开始发展,在500℃孔隙最为发达,温度的进一步升高使得孔体积减小;磷酸与木质素质量比增大可以提高中孔率.在活化温度500℃和磷酸与木质素质量比2～3条件下,制得活性炭比表面积达1 046 m²/g,收率55%.     

核桃壳真空化学活化制备活性炭

采用真空化学活化法,以核桃壳为原料,氯化锌为活化剂制备活性炭,探讨体系压力、活化温度、浸渍比对活性炭比表面积、孔径分布、碘值和亚甲基蓝值以及表面性质的影响。研究结果表明,30 kPa时制备的活性炭其比表面积和总孔体积比常压条件时分别提高了27%和25%;在低压条件下有利于微孔的形成,在高浸渍比的条件下有利于中孔的形成。在体系压力为30 kPa,活化温度为450℃,浸渍比为2.0时,所得活性炭的BET比表面积为1 800 m2/g,总孔体积为1.176 cm3/g,等电点为9.15,碘吸附量为1 050 mg/g,亚甲基蓝吸附量为315 mg/g。     

脉冲放电等离子体烟气脱硫中水蒸气活化作用

在脉冲放电电极系统前端添加一套由芒刺状尖嘴和板电极构成的活化电极系统,对水蒸 进活化处理,使在脉冲放电脱硫过程中产生更多与水有关的自由基,从而提高脉冲放电脱硫效率。研究了活化电极系统的电晕放电特性,水蒸气对脉冲电极系统放电波形的影响,活化电极系统的水蒸气活化脱硫作用,脉放电脱硫中水蒸气活化作用;并对活化作用的机理进行了简单探讨。实验表明,水蒸气活化可使脉放电脱硫效率提高约１０％。     

还原改性活性炭吸附染料废水及其吸附动力学

采用高温氮气、氨水还原改性椰壳活性炭,以增强活性炭表面的非极性。通过BET(Brunauer Eunett,Teller)比表面积、孔径分布、元素分析、FT-IR,零电荷点(pHpzc)等对改性活性炭的孔结构和表面化学性质进行表征。采用静态吸附实验研究了改性活性炭对染料废水的吸附性能。结果表明活性炭通过高温氮气、氨水还原改性能够提高活性炭的表面极性;;并且能够增加活性炭孔数量提高比表面积。500℃氮气氛围和15%氨水还原改性,活性炭的非极性吸附得到显著提高,比原料炭的脱色率提高了22.7%、19.1%;COD的去除率达到96.9%,96.3%。动力学研究表明,改性活性炭对染料废水的吸附符合准二级动力学模型。     

化学活化和化学-物理联合活化制备石油焦基活性炭

以石油焦为原料,采用化学活化和化学-物理联合活化2种活化工艺分别制备超级电容器用活性炭材料CA和CB。采用N2吸附法表征活性炭材料的BET比表面积及孔隙结构;通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法,对2种活性炭在有机电解液中的电化学特性进行研究。研究结果表明,CA具有较高的收率、振实密度以及BET比表面积,分别可达61.28%,0.35g/cm3和2760m2/g;CB具有较高的中孔率和平均孔径,分别为24.1%和2.3nm;在充放电电流密度为1A/g时,CA的质量比电容量为137.8F/g;而CB表现出较好的功率特性,在20A/g时,质量比容量仅比1A/g时的质量比容量衰减4.7%。     

添加钙对酚醛树脂基球形炭活化特性及孔结构的影响

将线型酚醛树脂与硝酸钙均匀混合 ,利用乳化法 ,经炭化和活化成功制备出酚醛树脂基球形活性炭 ,利用氮吸附法对所制备活性炭的孔结构进行了研究。结果表明 ,添加钙加快了球形炭的活化速率 ;含钙球形活性炭的微孔比表面积减小 ,但是其孔径分布变化不大 ;含钙球形活性炭具有3～ 4nm之间的优势中孔以及较大的中孔率 ;随着活化烧失率的增大 ,4nm以上的中孔继续增多而 3～ 4nm之间的中孔变化不明显 ,表明含钙球形活性炭的中孔有不同的形成机理。     

一步活化法制备过程中H2O蒸气对聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs)结构性能的影响

以Courtaulds纤维为原料,采用连续化碳纤维生产线制备出稳定的预氧纤维,通过连续化活化炉进行预碳化和水蒸气物理一步活化,制备出具有高吸附性能和高拉伸强度的聚丙烯腈基活性碳纤维（PAN-ACFs）丝束。借助比表面积（BET）、广角X射线衍射（WAXD）、力学性能和碘吸附等表征测试手段研究了水蒸气量对PAN-ACFs孔结构及力学性能的影响。结果表明：在适当的活化时间、活化温度下,逐步增加水蒸气的流量,活性碳纤维的吸附能力先快速增大,而后稳定,最后再缓慢地增加;纤维的拉伸强度呈现出先增大后减小的变化趋势;当水蒸气流量为1g/min,起始的温度为650℃,高温区为850℃,活化时间为20min时,所制备的PAN-ACFs具有相对较高的吸附性能、力学性能和碳化收率。     

不同活性炭对竹醋液的脱色脱臭应用研究

目的研究不同活性炭对竹醋原液及精馏液的脱色、脱臭最佳工艺。方法以单因素方法考察活性炭的脱色时间、温度、用量、pH值对竹醋原液和精馏液的脱色脱臭效果的影响。结果活性炭对竹醋原液的最佳脱色、脱臭工艺条件为:脱色时间40min,脱色温度50℃,单位体积竹醋液活性炭用量为14mg/mL;对竹醋精馏液的脱色、脱臭的最佳工艺条件为:脱色时间30min,脱色温度40℃,单位体积竹醋液活性炭用量4mg/mL。结论本试验工艺条件下3种活性炭的脱色脱臭效果为:竹醋原液:硬木活性炭杉木活性炭竹炭;竹醋精馏液:杉木活性炭硬木活性炭竹炭。     

麻炭的制备及其微观结构

以汉麻秆为原料,通过直接炭化、磷酸/氯化锌活化法制备了麻炭。采用扫描电镜(SEM)、液N₂吸附、亚甲基蓝吸附和碘吸附分别对麻炭的微观骨架结构、表面织构、孔分布及吸附性能进行了表征。结果表明,麻炭微观形貌呈现多孔性的骨架结构,由彼此平行且直通的两种管道构成,管与管之间由管壁隔断,管壁本身分布着丰富的微孔,而且三种麻炭样品中均以微孔为主且微孔分布呈多分散性。未经活化处理的麻炭,其孔径主要分布在小于1.3nm的范围内,但其比表面积和孔容较小。磷酸和氯化锌活化的麻炭的比表面积分别达1388m²/g和1691m²/g,两者的孔分布较为相似,除了在小于2nm的范围内均有微孔分布外,还存在2～4nm范围内的中孔分布。麻炭对亚甲基蓝及碘的吸附值随比表面积的增大而增加,氯化锌活化的麻炭对亚甲基蓝和碘的吸附值最大,其次依次为磷酸活化的麻炭和未经活化处理的麻炭。