玉米秸秆磷酸活化制备吸附剂的优化工艺研究

研究了玉米秸秆磷酸活化法制备吸附剂的工艺条件,采用正交试验探讨了料液比、磷酸浓度、硫酸浓度、活化时间、活化温度等因素对吸附剂碘吸附值和产率的影响,得到试验室条件下的最佳工艺条件,即料液比1∶3.0,磷酸浓度40%,硫酸浓度9%,活化时间45min,活化温度350℃。该条件下,制备的吸附剂碘吸附值优于市售的商业活性炭样品。用SEM和XRD表征了玉米秸秆活化前后微观结构的变化;氮气吸附仪对比表面积和孔径进行了分析,结果表明,自制吸附剂具有较规整的中孔和大孔结构,比表面积高于市售活性炭。     

氯化锌活化法制备笋壳基活性炭的工艺研究

以笋壳为原料,采用氯化锌活化法制备活性炭,通过正交试验研究了氯化锌与笋壳质量比、氯化锌溶液浓度、活化温度、活化时间等因素对笋壳基活性炭的活化收率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响。研究表明,活化温度对活性炭性能的影响最显著;氯化锌活化法制备笋壳基活性炭的最佳条件为:m(氯化锌)/m(笋壳)=2:1,氯化锌溶液浓度为5%,活化温度为600℃,活化时间为90min。采用氮气吸附-脱附法对最佳条件下制备的活性炭进行表征,结果表明,该条件下制备的活性炭为中孔型活性炭。     

竹活性炭的制备及其改性研究

以武夷山竹片为原料,采用磷酸活化、炭化法制备竹活性炭。考察了磷酸浓度、液固比、炭化温度、活化温度及活化时间对竹活性炭比表面积影响。采用L_(16)(4~5)正交试验优化工艺参数。结果表明,最佳工艺条件为炭化温度600℃、活化温度450℃、活化时间2h、磷酸浓度4mol/L、液固质量比为3,可制得的竹活性炭比表面积为521.30m~2/g,对Pb~(2+)吸附量为46.36mg/g。经硝酸和硫酸氧化改性后,竹活性炭表面的羧基和羟基含量增加,改性后对Pb~(2+)吸附量最大为58.593mg/g,为改性前的1.26倍。竹木废弃物制备的活性炭对重金属有良好的吸附性能,为工业上处理废水提供一种新方法,具有较好的社会和经济效益。     

油菜秸秆基活性炭的制备与应用

以农业废料中的油菜秸秆为原料,利用化学活化的方法制备活性炭。利用活性炭对甲基橙的吸附探讨了料液比、活化剂磷酸浓度、活化时间、活化温度、浸泡时间对活性炭吸附能力的影响,得出了活性炭制备的最佳工艺条件,最佳的工艺条件为料液比1∶3,活化剂浓度60%,活化时间4h,活化温度400℃。     

基于吸附性能的生物质基多孔活性炭制备方案的响应面法优化

以废弃核桃壳作为原料,采用微波加热法制备生物质基多孔活性炭。基于响应面法和数值模拟方法研究活性炭前驱体进行物理活化过程中微波功率、活化时间以及磷酸质量分数对生物质基多孔活性炭吸附性能的影响,对生物质基多孔活性炭制备方案进行优化,并对最优条件下制备的生物质基多孔活性炭进行表征。结果表明,3个因素均对生物质基多孔活性炭的吸附性能有影响,其影响显著性为:微波功率磷酸质量分数活化时间。优化的制备条件为:微波加热法对活性炭前驱体进行物理活化过程中的微波功率为746W、活化时间为11.2min以及磷酸质量分数为85.9%。优化生物质基多孔活性炭的碘吸附值为1074.57mg/g,亚甲基蓝吸附值为294.4mL/g,获得率为52.1%。     

竹质中孔活性炭的制备及其吸附性能研究

以毛竹废料为原料通过磷酸活化法制备了具有较高比表面积并含有大量中孔的活性炭.讨论了磷酸浓度、浸渍温度、浸渍时间、活化温度及活化时间对活性炭性质的影响.在以80%磷酸于80℃下浸渍原料9d,500℃下活化4h的条件下所得活性炭的中孔体积最大,其数值为0.67cm3/g,比表面积为1567m2/g,中孔比例达47.18%.实验测定了CH4,N2,O2和CO2在该活性炭上的298K吸附等温线.实验结果表明,该活性炭对二氧化碳的吸附能力明显优于CH4、O2和N2,是适用于CO2/N2、CO2/O2、CO2/空气气体混合物中CO2吸附分离的优良吸附剂.     

木质素基活性炭的制备和吸附特性

用磷酸活化法制备木质素基活性炭,研究了浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间对其吸附性能和得率的影响。结果表明,随着浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间的增加,活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均先升后降。适当提高这4个数值有助于木质素形成较多的微孔,提高活性炭的吸附性能;但超过一定程度时,活性炭内部的部分微孔之间的孔壁变薄甚至被烧穿,造成微孔扩大至中孔甚至大孔。同时,磷酸与已生成的微孔结构的孔壁碳原子发生反应,引起炭材料过度烧蚀,使孔径变大,导致活性炭的吸附性能降低。这种活性炭对苯酚的吸附符合Freundlich等温吸附方程,吸附动力学符合Lagergren拟二级速率方程。     

海藻活性炭及其铁改性Fenton体系去除水中抗生素研究

以大型海藻为原料,采用磷酸活化法制备海藻活性炭(SAC),并以海藻活性炭SAC为吸附剂,抗生素阿莫西林溶液为吸附质,考察了海藻活性炭SAC吸附阿莫西林的初始溶液浓度、pH值的影响。采用准一级、准二级动力学吸附模型对吸附动力学进行了分析。结果表明,海藻活性炭SAC对阿莫西林的吸附符合准二级动力学过程。采用水热法进一步对所制备的海藻活性炭SAC进行铁改性,组成了铁改性海藻活性炭Fenton体系,探讨了以不同比例铁改性海藻活性炭组成的可见光Fenton体系对水中阿莫西林溶液的COD去除率,Fe/SAC-3样品COD去除率为72.5%,具有最佳反应活性。     

沙柳基活性炭对2,4-二氯苯酚的吸附研究

以沙柳碎屑为原料,NH_4H_2PO_4为活化剂,采用活化热解一步进行的方法制备沙柳基活性炭(SPAC),研究了SPAC对水溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的静态吸附行为及其作用机理,考察了pH值、温度、初始浓度及时间等因素对吸附的影响。结果表明:NH_4H_2PO_4对沙柳有很好的活化效果,改性后吸附量提高了3.5倍,吸附过程遵循Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型;粒子内扩散和Boyd动力学方程分析表明整个吸附过程的速率控制步骤为膜扩散,不同初始浓度的有效扩散系数的数量级均大于10-6cm2/s。     

Cu(Ⅰ)/AC(HZSM)吸附剂的制备及变压吸附CO的性能研究

选择活性炭(AC)或分子筛(HZSM-5)为吸附剂载体,采用等体积浸渍法制备Cu(I)/AC(HZSM)吸附剂.利用比表面积(BET)及H2程序升温还原(H2-TPR)表征手段.结合固定床评价了装置,研究了载体类型、预处理方法以及还原温度对吸附剂性能的影响.结果表明,以活性炭为载体时吸附性能优于分子筛为载体时的吸附性能;水洗处理降低了吸附剂的吸附能力;吸附剂原位活化还原温度过低不利于Cu2+→Cu+的还原,350℃时吸附剂的吸附性能最好.     

膨胀石墨基炭/炭复合材料的制备及其苯酚吸附性能

以蔗糖为炭源,磷酸为活化剂制备出了膨胀石墨基炭/炭复合材料(EGCs).采用SEM和氮气吸附法对材料进行了表征.结果表明,复合材料保留了膨胀石墨的网络状孔隙结构,活性炭主要涂覆在膨胀石墨蠕虫二级孔的孔壁上,涂覆厚度在87nm左右.研究了磷酸/蔗糖比(Xp)、活化温度、活化时间对复合材料孔结构和比表面积的影响.在Xp=0.9、活化温度为350℃和活化时间为120min时所得的复合材料比表面积最高,达到1948m2/g,其对苯酚的吸附量为173.1mg/g,较同工艺制备的活性炭颗粒提高了24.8%.     

KOH活化法制备煤基活性炭及其吸附性能研究

研究了以无烟煤为原料,通过预炭化、再采用KOH活化法制备煤基活性炭的工艺。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)研究了活性炭的显微结构,并测试了活性炭对甲基橙(MO)的吸附性能。结果表明:无烟煤炭化产物与KOH质量比(炭碱比)、活化温度、活化时间对煤基活性炭显微结构及吸附性能有显著影响。在炭碱比为1∶1、活化温度为900℃、活化时间1h的条件下,能制备出吸附性能良好的活性炭材料,吸附15min时对MO的吸附率可达到89.6%。     

响应曲面法优化小桐子壳基活性炭制备条件的实验研究

采用水蒸气物理法制备小桐子壳基活性炭,通过响应曲面法中模型的优化设计和分析,研究了制备过程中的3个影响因子(活化温度、活化时间以及水蒸气流量)对活性炭碘吸附能力和得率的影响,并通过方差分析(ANOVA)研究了各个实验因子或交互作用对活性炭性能的影响。经过优化所获得的实验条件为:活化温度900℃,活化时间22min,水蒸气流量5.5g/min,获得的活性炭碘值为950mg/g,得率为13%,比表面积为785m2/g。     

钢渣/木屑复合活性炭的制备及其降解甲醛性能EI北大核心

以木屑为炭源,钢渣为活性填料,采用磷酸活化法制备复合活性炭用于降解甲醛。依据GB 18580—2017对复合活性炭的降解甲醛性能进行分析。考察了钢渣掺量、活化温度、浸渍比对复合活性炭降解甲醛性能的影响。采用元素分析仪和X射线荧光光谱仪(XRF)对原料化学成分进行测试与分析,采用比表面积及孔径测定仪(BET)对孔结构进行测试与分析,采用扫描电子显微镜(SEM)对微观结构进行测试与分析,以揭示钢渣与木屑复合制备活性炭的协同作用和降解甲醛机理。结果表明,随着钢渣掺量增加、活化温度升高、浸渍比增加,钢渣/木屑复合活性炭的降解甲醛性能均呈现先提高后降低的趋势,其最优制备条件:钢渣掺量为25%、活化温度为450℃、浸渍比为1.5,经2 h后的甲醛降解率为40.7%。磷酸活化制备钢渣/木屑复合活性炭可形成大量孔隙结构,层状结构清晰,钢渣较好地包裹在活性炭多孔结构中,掺入一定比例钢渣能够形成以微孔为主的多孔结构,提高微孔率,为吸附甲醛提供更多的吸附位点,有利于提高降解甲醛性能。     

磷酸活化甘蔗叶制备活性炭的工艺研究

采用正交试验方法系统研究了活化剂、添加剂、活化温度、活化时间等因素对磷酸活化甘蔗叶制备活性炭的得率、亚甲基蓝吸附值的影响,并利用SEM对样品进行了表征。结果表明,磷酸活化甘蔗叶制备活性炭的最佳工艺为:将甘蔗叶浸泡于6%添加剂1及1%添加剂2、体积浓度为35%的磷酸溶液中,浸泡12h后,在673K条件下活化40min,所制得的活性炭的微观孔结构排列整齐,活性炭的得率和亚甲基蓝吸附值分别为47.05%、202.50mg/g,其中亚甲基蓝吸附值为国家标准GB/T 13803.2-1999活性炭一级品的1.5倍。     

活性炭负载Fe(Ⅲ)氧化物去除水中的磷酸根

利用活性炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于水中磷酸根的去除.采用BET,SEM及XRD等手段对复合吸附剂的物理化学特性进行了表征,用静态吸附实验方法比较研究了复合吸附剂和活性炭从水溶液中吸附磷酸根的性质.结果表明:复合吸附剂具有快的吸附速度和高的吸附容量,其吸附磷酸根的性质受溶液pH值、铁含量及阴离子浓度的影响.在pH=3.0时,复合吸附剂对磷酸根的吸附容量为98.39 mg/g,而活性炭为78.90 mg/g.相比之下,Freundlich模型比Langmuir模型能更好地描述复合吸附剂和活性炭对磷酸根的吸附过程;而Lagergren二级方程却能很好地描述复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学.水合氧化铁/活性炭复合吸附剂吸附磷酸根为吸热过程.     

甘蔗叶活化时的热解历程及其活性炭的研制

采用热重分析仪(TG-DTG)分析了NH4H2PO4活化甘蔗叶时的热解历程和活化反应机理,研究了活化剂浓度、液料比、浸泡时间、活化温度及活化时间等工艺因素对甘蔗叶活性炭样品得率、碘吸附值的影响,并运用扫描电子显微镜(SEM)对甘蔗叶及其活性炭样品进行了表征。结果表明,甘蔗叶制备活性炭的反应为4C+2NH4H2PO4→P2O3+CH4↑+CO2↑+2CO↑+2NH3↑+H2O↑甘蔗叶活性炭的碘吸附值随着活化时间的延长而增加,随着活化剂浓度、液料比、浸泡时间、活化温度的增加而呈现先增后减的变化规律;甘蔗叶活性炭的最优制备工艺条件为活化剂浓度2.5%(质量分数),液料比为5∶1,浸泡时间为20 h,活化温度为700℃,活化时间为60 min,所制备的活性炭样品具有丰富的管束结构,其得率和碘吸附值分别为30.9%、993.33 mg/g。     

微波热裂解-KOH活化制备杏壳活性炭及其对甲基橙的吸附性能

以陇东地区生物质废弃物杏壳为原料,采用微波热裂解-KOH活化联合法制备活性炭,研究了微波功率和时间,活化过程中KOH溶液的浓度、用量、浸渍时间、加热活化温度和时间对活性炭吸附性能的影响;以甲基橙为染料模拟印染废水,研究了甲基橙初始浓度、振荡吸附时间和活性炭用量对吸附效果的影响。结果表明:微波功率800W,热裂解30min,生物炭的收率为56%;KOH溶液的浓度为25%,碱/炭为2.5∶1,活化温度800℃,加热活化1.5h,所制备活性炭的碘吸附值为1332mg/g,比表面积为1223m2/g,总孔体积为0.68cm3/g,活性炭的得率为32.7%;甲基橙浓度为250mg/g,振荡吸附240min,活性炭用量为每100mL甲基橙溶液0.15g时,甲基橙去除率高达99.78%;吸附过程符合准二级动力学方程。     

磷酸法活化煤焦油渣制备活性炭研究

研究了以陕西煤焦油渣作为原料,用磷酸作为活化剂,在400～1000℃的条件下经一步炭活化法制备活性炭。研究了炭活化温度、时间、料剂比对煤焦油渣制备活性炭吸附性能及孔结构的影响。实验结果表明炭活化温度、炭活化时间主要影响活性炭产品的得率,高温和长时间会导致更多的碳损失;活性炭的吸附性能及孔结构主要受炭活化温度和料剂比影响。最佳活化工艺条件为850℃、3h、1∶3。通过其活性炭表面孔径分布及表面官能团含量变化表征,用磷酸浸泡煤焦油渣制备活性炭有利于大、中孔结构的产生,其最佳活化条件下孔径分布约在20～100nm。     

兰炭基中孔活性炭的制备及性能表征

以兰炭粉为原料,水蒸汽为活化剂,采用物理活化法制备中孔活性炭。分别讨论了活化温度、活化时间、水蒸汽质量流量对活性炭碘吸附值的影响,并采用正交实验对工艺条件进行了优化。利用全自动物理吸附仪对活性炭的比表面积和孔结构进行表征。结果表明:随着活化温度的升高、活化时间的延长和水蒸汽流量的增大,活性炭的碘吸附值均呈现先升高后下降的变化规律。正交实验结果表明,水蒸汽活化兰炭粉的适宜条件为:活化温度900℃,活化时间60min,水蒸汽流量1.25g/min。此条件下制得的活性炭具有多级孔的特征,而且以中孔为主,其碘吸附值为924.45mg/g,比表面积为818.52m2/g。