活性炭改性的研究进展

介绍了活性炭的改性原理,概述了活性炭物理法改性和化学法改性的研究进展;指出了改性活性炭在"三废"处理中的发展方向是:加强对去除污染物活性炭界面活性剂、活性炭电化学改性、活性炭负载纳米TiO2的光催化与活性炭生物吸附的研究。     

碳氟表面活性剂改性活性炭对罗丹明染料的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、曲拉通、阴离子碳氟表面活性剂FS-62和非离子碳氟表面活性剂FS-3100为改性剂对颗粒活性炭进行改性,并将改性活性炭用于模拟废水中罗丹明B染料的吸附脱色性能研究。考察了活性炭吸附过程中改性剂种类、改性活性炭用量、吸附时间、体系温度等因素对活性炭吸附性能的影响。正交实验结果表明,碳氟表面活性剂FS-62改性活性炭用量为0.3 g/L、吸附时间为40 min、体系温度为70℃条件下,改性活性炭对罗丹明染料的脱色率较高。利用扫描电子显微镜分析了活性炭改性前后的形貌特征,并初步探究了FS-62改性活性炭对罗丹明染料的脱色吸附反应动力学特性。     

改性蔗渣活性炭对苯酚的吸附性能

为研究不同的改性条件对蔗渣活性炭吸附苯酚性能的影响,制备出H3PO4活化的蔗渣活性炭,分别用稀硝酸改性法、热氧化改性法、微波改性法对蔗渣活性炭进行改性,通过红外表征、BET比表面积分析、Boehm滴定、吸附试验对结果进行分析。分析结果表明:蔗渣活性炭经稀硝酸改性后,增加了蔗渣活性炭表面酸性含氧极性基团的数量,对苯酚的吸附减少。微波处理使蔗渣活性炭比表面积变化不大,孔容稍有缩小,酸性基团减弱,碱性基团增强。在同等吸附条件下,微波改性蔗渣活性炭去除苯酚的效果最佳,其次是热氧化改性蔗渣活性炭。通过拟合表明,苯酚在新型蔗渣活性炭上的吸附符合Freundlich吸附。     

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。     

酸改性活性炭吸附甲苯的性能研究

商业活性炭分别经过1mol/L的硝酸、盐酸、硫酸处理.采用Boehm滴定、傅式转换红外光谱仪(FTIR)、比表面积分析仪对活性炭样品的物化性质进行测试.以甲苯为吸附质,在283K下进行了固定床吸附实验.研究讨论了改性前后活性炭对甲苯的吸附量影响,计算了相应的动力学参数和吸附能.结果表明:酸改性可以增加活性炭表面酸性官能团的总数量;改变孔径分布.酸改性活性炭对甲苯的吸附量大小顺序为:N-AC,S-AC,AC,Cl-AC.准二阶动力学方程比准一阶动力学能更好地描述甲苯在改性活性炭上的吸附过程;酸改性增大了微孔占有率,提高了吸附速度;酸改性增大活性炭吸附有机气体的吸附能,导致酸改性活性炭与甲苯结合度降低.     

胺接枝活性炭的制备及其对CO_2的吸附性能

将胺基改性应用到沥青基球形活性炭上制备改性活性炭。分别考察了改性温度、接枝胺基种类和前处理条件对制得的改性活性炭吸附CO2能力的影响,结果表明400℃下,乙二胺氧化接枝的沥青基球形活性炭吸附CO2能力最强,吸附量可达12.35mg/g。     

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。     

改性活性炭对污水厂尾水深度处理的实验研究

针对城市污水处理厂的尾水,研究改性活性炭吸附对其中污染物的去除效果。用硝酸对粉末活性炭进行改性处理,以聚合氯化铝为混凝剂,对原水进行预处理。对活性炭改性前后进行表征,研究其对水体中污染物的去除效果,讨论改性活性炭投加量、pH值、吸附时间等因素对改性活性炭吸附效果的影响。结果表明:活性炭改性后各水质指标的去除率均有显著提高。改性活性炭的最佳投加量、pH、吸附时间分别为1.0g/L、7、300min。水质指标TCOD、DCOD、NH3-N、TP的去除率分别可达80.7%、71.7%、66.4%、90.3%。     

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。     

改性活性炭合成醋酸乙烯固定床催化剂的实验研究

为提高乙炔气相法合成醋酸乙烯固定床催化剂的效率,增加乙炔气相法固定床工艺合成醋酸乙烯的产量,使用H2O2改进活性炭载体特性的方法,考察了活性炭改性时间、改性温度、改性剂用量对活性炭改性制得的合成醋酸乙烯固定床催化剂生产能力的影响.90℃下,用体积分数30%的H2O2对活性炭改性3 h.结果表明,改性后的活性炭作为催化剂载体的合成醋酸乙烯固定床催化剂的生产能力从1.92 g/(d.mL)提高到2.2 g/(d.mL).     

脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究进展

工业脱硫成本较高、脱硫剂难再生和脱硫产物难利用,采用吸附性能和再生性能优越的活性炭 纤维作为脱硫剂极具前景。 首先阐述了活性碳纤维吸附—氧化—水合整个脱硫过程,分析了表面官能团对 ACF 吸附催化效率的影响。 总结出在吸附和氧化前,基于碱性含氧官能团及含氮官能团的调控对 ACF 进行 改性可显著提升其脱硫率。 而水合生成硫酸后,对 ACF 再生可将孔内污染物洗脱或分解,还原活性位,实现 循环脱硫。 然后对活性碳纤维改性及再生方法进行归纳:改性方法主要基于 ACF 物理结构和表面官能团种 类、数量的调整,瓶颈在于难以分离孔隙和官能团的耦合影响;再生方法主要靠外部供能,使吸附质分子和产 物脱附或直接分解,但碳损耗大、能耗高、产物利用率低。 最后对未来脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究 方向提出建议,以供制备高性能脱硫剂参考。     

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%。     

改性活性炭负载铁氧化物及其对Pb2+的吸附特性研究

以过硫酸盐预处理活性炭再用化学沉淀法联合超声技术制备出的磁性活性炭,具有比表面积高、官能团丰富、磁性能好等优点,其磁性活性炭比表面积为646.81 m2/g,孔径为2.11 nm,孔容为0.327 m2/g. 官能团主要为羟基、羧基和酯基等. 饱和磁化强度为10.07 emu/g,有利于吸附后的分离,剩余磁化强度为1.165 emu/g,具有一定的抗退磁能力. 采用静态吸附实验的方法,比较了活性炭和制备的磁性活性炭在水溶液中对铅的吸附量,结果表明磁性活性炭对铅的饱和吸附量为68.925 mg/L,远超过活性炭对铅的吸附量30.125 mg/L,显示出磁性活性炭对水溶液中铅优异的吸附性能.     

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.     

新型双电层电容器的制备及电化学性能研究

以蔗糖为原料制得了活性炭,并对以该活性炭材料作为电化学双电层电容器的电极活性材料的电化学性能进行了研究.结果表明:以30%的H2SO4溶液作为电解质时,离子电导率高,双电层电容器循环性能稳定,循环寿命长.     

活性炭的改性、回收、再生及应用的研究进展

本文重点对活性炭的改性和再生方法及活性炭应用的研究进展进行了综述。重点阐述了几种改性方法的优缺点,对热再生、化学药品再生、微波/超声波再生、光催化再生及Fenton再生等不同的再生方法进行了讨论,并介绍了改性活性炭在水净化、空气净化、重金属回收等方面的应用。     

介质阻挡放电协同铜氧化物催化剂脱除NOx反应研究

研究了以煤基活性炭为载体的铜氧化物催化剂在阻挡介质放电反应器中对NOx脱除效率的影响规律,以及催化剂在反应前后的变化和主要产物。研究结果表明,以煤基活性炭为载体的铜氧化物催化剂协同阻挡介质放电反应器,可使NO有效氧化为NO2,对NOx也有明显的脱除效果,使NO2进一步氧化为NO3-,阻止了等离子体状态下活性氧自由基自身结合生成氧气的循环反应;该催化剂对氮氧化物具有吸附和储存功能,提高了反应物浓度和反应速率。随着介质阻挡放电反应器输入能量的增加,氮氧化物脱除效率增大,该能量可有效产生等离子体,提高活性粒子和氧自由基浓度,同时提高催化剂的吸附和催化活性。     

煤基高比表面积活性炭的制备研究

以山西阳泉无烟煤为原料,NaOH为活性剂,采用化学活化法对煤基高比表面积活性炭的制备进行实验分析研究,着重考察了碱炭质量比、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明,在碱炭比为4、活化温度为800℃、活化时间为1 h的条件下,可以制得比表面积为2 637 m2/g、总孔容为1.36 cm3/g、碘吸附值为2 893 mg/g、亚甲蓝吸附值为476 mg/g的煤基高比表面积活性炭。