H2SO4/H2O2改性玉米秸秆活性炭对甲苯吸附性能的影响

利用玉米秸秆制备活性炭,并对其进行H2SO4/H2O2改性;再运用BET模型和Boehm滴定法测定活性炭孔隙结构和表面性质,研究其改性前后对甲苯的吸附性能、脱附性能、表面性质和孔隙结构的变化。结果表明,经H2SO4/H2O2改性后,活性炭表面酸性官能团含量提高150.4%,碱性官能团含量基本不变,比表面积与孔容降低,对甲苯的吸附量降低。     

活性炭纤维孔结构和表面含氧官能团对甲醛吸附性能的影响

通过对活性炭纤维(ACF)进行热处理和氧化改性得到具有不同比表面积、孔结构以及含氧官能团的ACF样品,并对这一系列样品进行甲醛吸附研究。实验结果表明,沥青基活性炭纤维(P-ACF) OG-5A具有最小的比表面积和孔容,具有最大的甲醛穿透容量。通过回归分析表明,ACF样品的甲醛穿透容量主要由孔径为0.9～1.8 nm的孔的比表面积和孔容来决定,而不是取决于总比表面积和总孔容。P-ACF OG-7A的氧化改性显著提高了样品的甲醛吸附能力,其中浓HNO_3改性后提升效果最为明显,改性后穿透容量为58.21 mg/g,是未改性样品穿透容量的2.5倍。氧化改性ACF表面含氧量的增加使得甲醛吸附能力增强,进一步通过Boehm滴定实验和回归分析表明酸性含氧官能团(酚羟基、内酯基、羧基等)数量的增加是ACF样品甲醛吸附能力提升的主要原因。酸性含氧官能团富含C=O、C-OH等亲水基团,对甲醛的吸附十分有利。     

有机酸改性对活性炭及其甲醇吸附与再生的影响

以颗粒活性炭为原料,采用3种有机酸(草酸、酒石酸和柠檬酸)为改性剂制得改性活性炭。采用比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜及傅里叶转换红外光谱仪考察改性对活性炭物化性质的影响。从平衡吸附量、吸附动力学以及吸附能角度,探讨改性对活性炭在不同温度、不同进气质量浓度下对甲醇吸附行为的影响。对吸附饱和的活性炭进行再生实验,考察再生过程中脱附速率的变化,并对再生活性炭进行同等条件下的吸附实验。研究结果表明:改性后,活性炭BET比表面积及总孔容减小,表面有不均匀的粗糙的刻蚀痕迹,同时伴随有白色晶体颗粒生成,表面生成更多的O—H,C=O和C—O等含氧官能团。平衡吸附量由大到小顺序为:AC-OA,AC-TA,AC-0,AC-CA;Bangham动力学模型最适合描述活性炭对甲醇的吸附动力学过程,其拟合的相关系数R2均高于0.998;改性后,活性炭对甲醇的吸附能均增大。与新鲜活性炭相比,再生活性炭吸附性能变化不大,再生方法基本可行。     

玉米芯活性炭的CH_4/N_2吸附分离性能研究

煤层气中CH_4/N_2的吸附分离是变压吸附分离领域的难题之一,高性能吸附剂的制备是解决这一问题的关键。以玉米芯为原料,KOH为活化剂,采用一步炭化法制备得到玉米芯活性炭,并探究活化温度对活性炭孔结构、表面性质及CH_4/N_2吸附分离性能的影响。采用FTIR,SEM,XPS,N_2吸附-脱附等方法对活性炭的元素组成、孔结构和表面性质进行表征,并采用Freundlich等温式对25℃下活性炭的CH_4和N_2吸附等温线进行拟合。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭比表面积、微孔比表面积和微孔孔容均增加,而表面含氧官能团的含量有所下降。在25℃,100 kPa条件下,活性炭对CH_4和N_2的吸附量与0.47～0.90 nm的微孔孔容有关;而CH_4/N_2平衡分离比与V_(0.47～0.55 nm)/V_(0.47～0.90 nm)和表面含氧官能团的含量有关。活性炭AC-T700具有最高的CH_4吸附量(35.3 cm~3/g),同时CH_4/N_2平衡分离比达到3.5.     

改性活性炭吸附二氯乙烷性能

为探讨改性活性炭吸附有机气体性能的影响,商业活性炭分别经过1 mol/L的硝酸、盐酸、硫酸,600,700和800℃处理.通过Boehm滴定、傅式转换红外光谱(FTIR)、比表面积分析仪对活性炭样品的物化性质进行测试.以二氯乙烷为吸附质进行吸附实验研究,结果表明:酸改性样品的表面酸性官能团数量增加,热改性样品的表面碱性官能团数量增加;热改性比酸改性更有效的优化活性炭的孔结构;增大活性炭的理论有效孔容是提高二氯乙烷吸附量的有效途径,表面官能团的增加可以促进活性炭对二氯乙烷的吸附作用.     

硝酸改性活性炭吸附Cd 2+的性能分析

为提高活性炭对Cd 2+的吸附效果,采用硝酸对活性炭进行改性,通过BET、Boehm滴定等手段对改性前后活性炭进行表征分析,并在不同反应条件下,考察了活性炭改性前后对Cd 2+的吸附效果。结果表明,经硝酸改性后的活性炭比表面积有所增加,含氧官能团总量上增加明显。在pH中性条件下,GAC、10% N-GAC、70% N-GAC对Cd 2+的去除率分别为10%、41%、57%左右,改性后的活性炭对Cd 2+去除率有较大的提高;各种活性炭对Cd 2+去除率随着活性炭投加量的增加都有较大的提高;pH值是影响活性炭吸附去除Cd 2+的主要因素,各种活性炭对Cd 2+的去除效果均随着pH的增大而增大。吸附动力学研究表明,10%N-GAC吸附Cd 2+反应在前20 min符合Lagergren准一级反应模型,20 min后的反应更符合Lagergren准二级反应模型。     

玉米芯活性炭改性及其对CO_2吸附性能

研究了提高玉米芯活性炭对CO2气体吸附性能的方法和途径,对自制的玉米芯活性炭进行了氧化改性和还原改性.改性后C元素质量分数都减少了10%左右.经硝酸和硝酸盐氧化改性后其表面含氧官能团明显增多;经碳酸盐碱性还原改性后引入了CO2-3根;经氨水碱性还原改性后引入了大量氨基基团,表明成功地对制备的玉米芯活性炭进行了氧化和还原改性.其中,利用Ca(NO3)2改性后样品对CO2的吸附量比改性前提高了21.2%;经过Na2CO3改性后样品对CO2的吸附量提高了28.5%.因此,制备的玉米芯活性炭经过Na2CO3改性后更有利于其应用于CO2吸附分离.     

硅胶的孔径结构对脱附活化能的影响

该文为研究硅胶孔结构对水蒸气吸附速率／脱附活化能的影响，在吸附水蒸气动力学实验中采用了间歇式吸附方法，用程序升温脱附技术测定了水在硅胶上的程序升温脱附（TPD）曲线并估算了水的脱附活化能。结果表明：A型、B型和C型硅胶的平均孔径分别为2nm、5．28nm和10．65nm。在10％～45％低湿范围内，硅胶的平均孔径越大，其吸附初始阶段的吸附速率越快，平衡吸湿量越小；高湿度条件下，硅胶的平均孔径和孔容越大，其吸附初始阶段的吸附速率越慢，平衡吸湿量越大。水分子在A型、B型和C型硅胶上的脱附活化能分别为35．54kJ／mol、31．41kJ／mol和26．16kJ/mol，说明水分子在硅胶上的脱附活化能随着硅胶的孔径增加而明显减小。与微孔硅胶相比．在中高湿度下中孔硅胶有较大的平衡吸附量和较低的脱附活化能。     

变压吸附法脱除甲醇裂解气中CO_CO_2研究

以活性炭和5A分子筛为吸附剂,建立双塔吸附试验,对变压吸附法脱除甲醇裂解气中CO_CO2进行研究。测定了293 K时CO和CO2分别在活性炭和5A分子筛上的吸附等温线和动态穿透曲线,并考察了复合床的填料比和再生方法对吸附性能的影响。结果表明,所选活性炭和5A分子筛对CO和CO2具有较大的静态和动态吸附量,且利用活性炭吸附CO2,5A分子筛吸附CO时甲醇裂解气中CO2和CO吸附和脱附效果更好;复合床活性炭/5A分子筛在填料比为40/20时床层利用率和杂质吸附量最高;H2吹扫法的再生效果优于抽真空法,吹扫气量为2.92 L/min时杂质脱除率较高且H2的消耗量合理,在变压吸附中将顺放气用作吹扫,可有效降低H2的消耗。     

改性活性炭对羽毛水解液中芳香族氨基酸的吸附

本文首先对吸附羽毛水解液中芳香族氨基酸(AA)的活性炭进行筛选,然后对筛选出的活性炭进行酸碱改性。在考察的杏壳、椰壳、果壳、木质和煤质活性炭中,杏壳活性炭对AA吸附、洗脱效果最佳。实验表明:碱改性后的活性炭吸附效果较好,经碱改性的杏壳活性炭的比表面积、总孔容、微孔容均增大,酸改性则相反。Boehm滴定和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征结果表明:碱改性后含氧官能团比未改性活性炭大幅减少,酸改性则明显增加。通过单因素试验确定NaOH改性杏壳活性炭对AA的静态吸附-洗脱工艺优化条件:上样液pH为5.6、上样液中酪氨酸质量浓度为2.4 mg/mL、乙醇体积分数为60%。NaOH改性的杏壳活性炭对AA的动态吸附-洗脱工艺优化条件:上样量为320 mL、上样流速为2 mL/min、洗脱流速为1.5 mL/min、洗脱体积为660 mL。在优化条件下,酪氨酸和苯丙氨酸回收率分别为76.3%和73.9%,纯度分别为81.7%和82.9%,表明NaOH改性的杏壳活性炭对羽毛水解液中芳香族氨基酸具有良好的分离纯化效果。     

活性炭疏水改性及其在高湿环境下对气态碘的吸附性能研究

为了提高活性炭在高湿地区对气态碘的吸附性能,采用十三氟辛基三乙氧基硅烷为疏水改性剂,椰壳活性炭为载体,对活性炭进行疏水改性。首先利用接触角分析仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积分析、能谱分析(energy dispersive spectroscopy,EDS)等手段表征其结构和疏水性能。然后通过气态碘的吸附实验探究改性活性炭在高湿环境下对气态碘的吸附性能,同时考察了温度、速度对其吸附性能的影响规律。表征结果表面,改性处理后的活性炭对水的静态接触角为152°疏水性良好,扫描电子显微镜、能谱分析均证实活性炭表面覆盖了疏水薄膜且疏水改性对活性炭的孔隙结构影响小。实验结果表明,改性后的活性炭具有良好的选择吸附性。环境湿度的增加对活性炭吸附性能影响较小,随湿度增加活性炭对气态碘的吸附量仅下降了20.02%,而改性前的活性炭吸附量下降了78.26%,改性前后最大吸附系数差值为99.94 mg/g。气流温度、速度和压力对吸附性能产生一定影响,过高的温度和速度会使活性炭的吸附能力下降,压力的增加会使活性炭的吸附能力上升。     

稀土氧化物对甲烷催化氧化的分子束研究

通过分子束与表面散射实验确定甲烷在Ｌａ２Ｏ３清洁表面是平动能激活吸附，阈值平动能５３．４８ｋＪ／ｍｏｌ。氧在Ｌａ２Ｏ３清洁表面的吸附服从Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程关系，其脱附峰在９６０Ｋ。     

玉米芯活性炭的制备及储气性能

天然气、氢气、二氧化碳等气体的吸附研究在洁净气体代油燃料的强化存储、温室气体减排、大气治理等方面具有重要意义,其重点内容是高效吸附材料的开发．以玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备了含有较高中孔比例的活性炭,其比表面积达到1,610,m2/g,孔容为1.72,cm3/g,中孔体积达到1.14,cm3/g,占孔容的66％．测定了H2、N2、CH4和 CO2在该吸附剂上的吸附等温线．在0.4,MPa 时,CO2对 CH4的选择性达到2.76,对 N2的选择性达到7.63,对 H2的选择性达到42.31,具有良好的分离应用前景．测定了水存在条件下甲烷在该活性炭上的吸附等温线,由于孔尺寸有利于甲烷水合物的生成,因此甲烷吸入量较在干燥吸附剂上提高了82％．根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算了甲烷水合物的生成焓为-64.37,kJ/mol．     

锌(Ⅱ)、镉(Ⅱ)在伊利石上的吸附及解吸特征研究

研究了Zn²⁺和Cd²⁺在伊利石上的吸附、竞争吸附及其解吸特征,以及初始pH、可溶性腐殖酸与温度对吸附的影响。金属离子的吸附量随初始pH的升高而增大,随温度升高而减小。可溶性腐殖酸的存在可以增加金属离子的吸附量。腐殖酸的浓度越高,金属离子的吸附量增加越多。无论是单组分吸附还是竞争吸附的的吸附量次序都是: Zn²⁺Cd²⁺吸附动力学实验表明Zn²⁺和Cd²⁺在伊利石上的吸附符合伪二级吸附速率模型。计算得到Zn²⁺和Cd²⁺在伊利石上吸附的Ea分别为4104和3915 kJ／mol,表明吸附过程以物理吸附为主。吸附在伊利石上的Cd²⁺和Cd²⁺在水、HCl、NaOH和NaCl中的解吸量的关系是:HCl>NaCl>NaOH> H₂O。     

甲壳素对铜的吸附性能研究

研究了甲壳素吸附铜离子的过程。结果表明:甲壳素对铜离子的吸附在pH=4.46时最佳,在298 K下测得静态饱和吸附容量为317.2 mg/g(树脂)。用1.0 mol/L HCl可洗脱,洗脱率达97.4%;测得表观速率常数k298=1.34×10-4/s;表观活化能Ea=26.1 kJ/mol;等温吸附服从Freundlich经验式;吸附热力学参数△H=11.3 kJ/mol,△S=42.6 J/(mol.K),△G=-1.4 kJ/mol。     

微波改性活性炭吸附1,2-二氯乙烷的性能研究

采用微波高温烧结炉分别在600℃,700℃和800℃下对商业活性炭进行改性,利用比表面积及孔径分析仪、Boehm滴定、傅立叶变换红外光谱比较分析活性炭的比表面积和孔结构、表面官能团等物化性质.以1,2-二氯乙烷为吸附质进行固定床吸附实验.研究表明:改性后活性炭表面酸性基团减少,碱性基团随温度升高增多;比表面积、孔容减小,微孔比表面积增加;活性炭对1,2-二氯乙烷的吸附量排序为:AC-800AC-700AC-600AC-0;灰色关联度分析结果表明:改性活性炭的物理结构特性对吸附量的影响大于表面基团;D-R模型和动力学模型拟合结果都表明活性炭对1,2-二氯乙烷的吸附主要为物理吸附.     

FeCl3-CO2体系改性活性炭的研究

以FeCl₃为催化剂，用CO₂对原料炭（LAC）进行改性。用乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂表征其吸附性能；氮气吸附（温度为77K）方法测定活性炭的孔结构，计算其BET比表面积；密度函数理论（DFT）表征其孔径分布。实验结果表明，改性后活性炭的BET比表面积和总孔容增加了1倍，使改性后活性炭对乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂的吸附量都有显著提高，且改性后活性炭的孔径分布更趋均匀。     

酸碱连续改性木质活性炭及其吸附水中苯酚的动力学研究

为了了解木质活性炭酸碱连续改性前后其表征变化及对水中苯酚的吸附机理,对市售木质活性炭进行先酸(12mol/L HCl)后碱(1mol/L NaOH)改性处理,测定了改性前后其表面灰分变化并进行了红外光谱(FTIR)分析,并对改性前后活性炭吸附水中苯酚的动力学进行了研究.结果表明,经酸碱改性后,活性炭表面灰分含量降低了37.5%;增加了活性炭表面官能团累积双键(=C=C=C=)和三键(-C≡C-)的数量;常温下,二级动力学模型能更好地模拟木质活性炭对水中苯酚的吸附过程.