酚醛树脂基微孔活性炭的制备及表征

以酚醛树脂为原料,氢氧化钾为活化剂,采用炭化活化一步法工艺制备酚醛树脂基活性炭.采用TG-DTA、FTIR、N2-BET等表征手段对炭化活化过程、表面官能团、比表面积和孔结构进行了测试和分析.结果表明:碱脂比为2:1,活化温度为750℃,活化时间为60 min工艺条件下制备的酚醛树脂基活性炭对亚甲基蓝和碘的吸附值分别为186 mL·g-1和1 417.96 mg·g-1;所制备的活性炭以微孔为主,其比表面积为1 667 m2·g-1,孔容1.182 cm3·g-1.平均孔径1.835 nm.     

废菌渣基微/中孔活性炭的制备与结构表征

利用微波与碱液的协同作用脱除废菌渣中的含氮物质,脱氮后的滤渣用于制备活性炭,旨在减少氮氧化物排放,实现废菌渣的清洁化利用。分别以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为目标,采用响应面法（Box-Behnken）得到两种孔径活性炭的定向制备条件。①微孔活性炭：活化时间1h,活化温度425℃,ZnCl₂质量分数20%,浸渍比1：3.85。产品的碘吸附值为884.76mg/g,平均孔径为1.83nm。②中孔活性炭：活化时间2h,活化温度600℃,ZnCl₂质量分数30%,浸渍比1：4。产品的亚甲基蓝吸附值为448.65mg/g,平均孔径为3.15nm。利用扫描电镜、红外光谱等手段对活性炭结构进行表征,发现在活性炭表面形成了大量的表面官能团,包括羧基、羟基、内酯基等。     

响应曲面优化兰炭基活性炭吸附亚甲基蓝的研究

采用单因素和响应曲面法对兰炭基活性炭制备工艺条件进行优化，分别讨论活化温度、活化时间和浸渍比对活性炭亚甲基蓝吸附值和收率的影响。实验得出活化影响因素由大到小顺序为：活化温度、活化时间、浸渍比。最佳工艺条件为：活化温度850℃、活化时间12h、浸渍比3∶1。最佳条件下亚甲基蓝吸附值1 224.9 mg·g^-1，收率65.89%。     

狼毒根活性炭的制备及性能表征

以青海草原危害性植物瑞香狼毒根为原料、磷酸为活化剂,采用正交试验法制备高效活性炭吸附剂,考察了固液比、磷酸浓度、活化温度和活化时间4个因素对活性炭产率及吸附性能的影响。采用氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对活性炭的孔结构、表面结构及表面官能团特征进行了分析和表征。结果表明:狼毒根灰分含量低(质量分数仅2.95%),是高质量的活性炭原材料;当磷酸浓度为50%(wt),活化温度为400℃,浸渍比为[m(原料):m(磷酸溶液)]=1:4,活化时间为60 min时,制得的活性炭的BET比表面积为1370 m2·g-1,平均孔径3.18 nm,碘吸附值为1067 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为375 mg·g-1,产率高达57.41%。     

棉纤维基活性炭制备工艺的优化及性能表征

以废旧棉布为原料,K_2CO_3为活化剂,化学活化法制备棉纤维基活性炭。以碘吸附值和得率为指标,采用Plackett-Burman(P-B)设计,进行主要影响因子的筛选,利用中心复合设计(central composite design,CCD)和响应面优化分析,确定最优制备工艺,并对该工艺条件下制备的样品进行元素含量、表面形貌、比表面积、孔结构和表面官能团的表征。结果表明:碘吸附值和得率的显著影响因子是活化温度、浸渍比和活化时间;最优工艺条件为活化温度818℃、浸渍比1、活化时间1.5h;在此工艺条件下样品碘吸附值和得率分别为1513.7mg/g和15.42%;样品含C量为93.45%,比表面积达1624.79m~2/g,平均孔径为2.57nm,其表面官能团种类稀少。利用高含碳量的废旧纺织品可以制备出性能优良的活性炭,同时采用P-B/CCD法在优化制备棉纤维基活性炭的工艺中是准确可靠的。     

K_2CO_3活化法制备棉纤基活性炭及孔结构分析

以废旧棉纺织品为原材料,K_2CO_3为活化剂,采用化学活化法制备棉纤基活性炭。选取活化温度、浸渍比、浸渍时间和活化时间为影响因子,探讨不同因素对活性炭碘吸附值和得率的影响,通过分析在不同条件下活性炭的比表面积及孔结构,确定棉纤基活性炭的最佳制备条件。结果表明:K_2CO_3活化法制备棉纤基活性炭的最佳条件为活化温度850℃、浸渍比1∶1、浸渍时间24 h、活化时间2 h;在该条件下,活性炭样品比表面积为1 697.38 m2/g,碘吸附值为1 637.47 mg/g,得率为14.15%;样品的中孔和微孔孔容分别为0.56 cm3/g和0.61 cm3/g。废旧棉织物可以制备出性能优良的活性炭,K_2CO_3活化法在优化棉纤基活性炭的制备工艺中是可行的。     

H_3PO_4活化玉米芯基活性炭的制备与表征

以廉价易得的农作物废弃物——玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备玉米芯基活性炭,用碘值探索活性炭的最佳制备工艺,并通过热分析、傅里叶一红外光谱、X射线衍射、N_2吸附等温线和扫描电子显微镜对制备的玉米芯基活性炭的结构特征和表面的组成性质等进行了一系列表征。结果表明:选用70%的磷酸,0.6的浸渍比(磷酸和玉米芯原料的质量比)浸渍后,500℃下活化0.5 h制备的玉米芯基活性炭的比表面积为936 m~2/g,总孔容量为0.4938 cm~3/g,平均孔径为2.1 nm,其表面含有羟类、羧酸基和内酯基等多种含氧类的官能团和含磷官能团,且表面呈网状结构,并有大量的孔道,是一种无定形的活性炭。     

大黄药渣制备超级活性炭

以大黄药渣为原料,磷酸为活化剂制备了超级活性炭,考察了浸渍磷酸质量分数、活化温度和时间对活性炭织构的影响;采用N2吸附、SEM、XRD、FT-IR对活性炭进行了表征。结果表明:制备超级活性炭的条件为浸渍磷酸质量分数50%~80%、活化温度400~450℃、活化时间40~180 min;活化温度和浸渍磷酸质量分数对活性炭织构的影响较大,时间影响较小;用60%磷酸浸渍,在400℃活化60 min生产的活性炭表面积达到2 413 m2·g-1,相应的微孔和介孔体积分别为0.91 cm3·g-1和0.93cm3·g-1;活性炭孔道由多种结构的孔构成,除介孔和微孔外,最大的方形孔道中还分布着椭圆形的小孔,微孔则主要集中在0.6 nm和1.0 nm,而介孔在5.0 nm以下;此外,在600℃下活化有石墨微晶产生。     

磁性瓜子壳基活性炭的制备及其吸附研究

以瓜子壳为原料,磷酸为活化剂,通过微波法制备出具有高吸附效率的活性炭,与四氧化三铁结合成磁性活性炭粒子,研究活化温度、磷酸浓度、浸渍比、微波时间对活性炭吸附性能的影响,通过XRD、红外光谱对其外貌与官能团进行分析,通过吸附等温线、吸附动力学探讨了其机理。结果表明,最佳制备活性炭的工艺条件为:活化温度120℃,浸渍比4 g/15 m L,磷酸浓度20%,微波时间25 min,测得其碘吸附值为887. 349 mg/g,亚甲基蓝吸附量70 mg/g,磁性活性炭最佳碳/四氧化三铁为60%。红外谱图显示四氧化三铁与活性炭之间通过油酸相结合,有大量的羧酸基团。吸附等温线与吸附动力学表明,磁性活性炭粒子为均匀单层化学吸附。     

磁性瓜子壳基活性炭的制备及其吸附研究

以瓜子壳为原料,磷酸为活化剂,通过微波法制备出具有高吸附效率的活性炭,与四氧化三铁结合成磁性活性炭粒子,研究活化温度、磷酸浓度、浸渍比、微波时间对活性炭吸附性能的影响,通过XRD、红外光谱对其外貌与官能团进行分析,通过吸附等温线、吸附动力学探讨了其机理。结果表明,最佳制备活性炭的工艺条件为:活化温度120℃,浸渍比4 g/15 m L,磷酸浓度20%,微波时间25 min,测得其碘吸附值为887. 349 mg/g,亚甲基蓝吸附量70 mg/g,磁性活性炭最佳碳/四氧化三铁为60%。红外谱图显示四氧化三铁与活性炭之间通过油酸相结合,有大量的羧酸基团。吸附等温线与吸附动力学表明,磁性活性炭粒子为均匀单层化学吸附。     

H_2O_2/O_3催化氧化改性活性炭研究

采用H2O2/O3催化氧化改性活性炭。以含氧官能团总量为主要指标、比表面积和碘吸附值为辅助指标评价改性效果。在活性炭质量和H2O2体积一定的条件下,考察了H2O2质量分数、O3浓度、反应时间及反应温度等因素对活性炭性能的影响。在H2O2质量分数为10%、O3浓度为4.32 mg.L-1、反应时间为2.5 h、反应温度为50℃的最优改性条件下,活性炭的含氧官能团总量为1.525 mmol.g-1,比改性前提高61.38%。     

利用花生壳制取活性炭的工艺探究

探讨了以花生壳为原料制备活性炭的工艺条件。通过单因素实验,分别比较不同活化剂、活化温度和活化时间对以花生壳为原料生产的活性炭碘吸附值和得率的影响。采用不同的活化剂时,用ZnCl2溶液作活化剂的活性炭得率较高,达48%;用ZnCl2溶液作活化剂,活化时间为1~5 h,活性炭得率为37%~51%,碘吸附值为244~371 mg.g-1,活化温度为350~750℃时,活性炭得率为8%~60%,碘吸附值为267~362 mg.g-1。花生壳与ZnCl2溶液质量比为1：3.5,ZnCl2质量浓度为15%,在450~550℃下连续炭活化3~4 h,为本实验室条件下以花生壳为原料制取活性炭的适宜工艺条件。     

Synthesis and optimization of high surface area mesoporous date palm fiber-based nanostructured powder activated carbon for aluminum removal

Date palm fiber (DPF) derived from agrowaste was utilized as a new precursor for the optimized synthesis of a cost-effective, nanostructured, powder-activated carbon (nPAC) for aluminum (Al3+) removal from aqueous solutions using carbonization, KOH activation, response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD). The optimum synthesis condition, activation temperature, time and impregna-tion ratio were found to be 650 ℃, 1.09 hour and 1:1, respectively. Furthermore, the optimum conditions for removal were 99.5％and 9.958 mg·g-1 in regard to uptake capacity. The optimum conditions of nPAC was analyzed and characterized using XRD, FTIR, FESEM, BET, TGA and Zeta potential. Moreover, the adsorption of the Al3+ conditions was optimized with an integrated RSM-CCD experimental design. Regression results revealed that the adsorption kinetics data was well fitted by the pseudo-second order model, whereas the adsorption isotherm data was best represented by the Freundlich isotherm model. Optimum activated carbon indicated that DPF can serve as a cost-effective precursor adsorbent for Al3+removal.     

竹质活性炭的真空化学法制备及吸附性能研究

以竹质生物质为原料、ZnCl2为活化剂,对其进行真空化学活化。探讨了浸渍比(活化剂和竹粉的质量比)、浸渍时间、活化温度、活化时间等因素对活性炭产物吸附性能的影响。结果表明,真空条件下以ZnCl2为活化剂制备的竹质活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值较大,分别为1314.04 mg/g、321.07 mg/g;最佳工艺条件为:浸渍比150%,浸渍时间24 h,活化温度为600℃,活化时间为60 min。     

油茶壳残渣制备活性炭的工艺

以油茶壳醇浸取后残渣为原料,以磷酸活化法制备活性炭,考察了浸渍比、磷酸质量分数和活化温度等对活性炭吸附性能及其得率的影响;活性炭的吸附性能由碘吸附值、亚甲基蓝吸附值表征。结果表明,在酸/炭浸渍比为3:1、磷酸质量分数70%、活化温度500℃时,活性炭的吸附性能最佳,其碘、亚甲基蓝吸附值和得率分别为1043.29mg/g、148.5mg/g和38.77%。采用物理吸附仪在77K下测定其N₂吸附脱附等温线,利用BET法和BJH法计算比表面积和孔径分布,其比表面积为1626.45m²/g,平均孔径为4.7nm,总孔容为1.94cm³/g。同时采用FTIR和XRD分析了活性炭的表面官能团和微观结构。     

梧桐树叶基活性炭的制备研究

研究了制备梧桐树叶基活性炭的影响因素。以深秋梧桐树叶为原料,采用微波辐照磷酸活化法制备了梧桐树叶基活性炭,并对影响梧桐树叶基活性炭吸附性能的因素进行了研究。选取微波功率、辐照时间、液固比、活化剂浓度为影响因素,以碘吸附值作为评价指标,通过正交实验确定了梧桐树叶基活性炭的最佳制备条件;分析了各影响因素对梧桐树叶基活性炭性能的影响程度。以碘吸附值作为评价指标,最佳水平组合为微波功率800 W、辐照时间8 min、活化剂浓度80%、液固比为3 mL.g-1,在此条件下制备的梧桐树叶基活性炭碘吸附值大于618.78 mg.g-1。各影响因素对梧桐树叶基活性炭性能的影响程度依次为活化时间>液固比>微波功率>磷酸浓度。     

2~5 nm孔集中分布泥炭基中孔活性炭的制备

将泥炭破碎、粉磨、浸渍磷酸后,压块成型、再破碎,置于管式炉经不同活化温度、活化时间制得活性炭。对浸渍磷酸后的泥炭样品在氮气下进行热重分析;测定活性炭样品的碘吸附值、亚甲蓝吸附值和焦糖脱色率,利用气体吸附仪、激光拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜分别表征其孔结构、碳结构、表面化学和微观形貌。结果表明：泥炭在磷酸活化过程中发生了交联反应,炭化/活化最大失重温度从300℃附近降低至200℃附近;随着磷酸浸渍比和活化温度的升高,活性炭中的无规则石墨层增多、羟基含量减少;磷酸浸渍比增加时,孔隙逐渐发达、吸附性能增强、2~5 nm孔段孔容增大;活化温度升高时,孔隙先收缩(400~550℃)后发生破坏(600℃)、吸附性能下降、2~5 nm孔段孔容减小;随着活化时间延长,活性炭的羟基含量先大幅减小(120~150 min)后无规律变化,孔隙先扩大(120~180 min)后收缩(>180 min),吸附性能>180 min后迅速下降,碳结构和2~5 nm孔段孔容无显著变化。在磷酸浸渍比1.5、活化温度500℃、活化时间180 min条件下,制得活性炭的比表面积为678.52m²·g^-1,2~5 nm孔段的孔容达0.1475 cm³·g^-1、占总孔容比率为31.04%、占中孔容比率为70.24%。     

基于酚醛树脂的超高比表面积中孔活性炭的研究

以酚醛树指为原料,氢氧化钾为活化剂,制备酚醛树脂基超高比表面积活性炭。采用正交实验考查了制备工艺中炭化温度,碱炭比,活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响,确定了超高比表面积活性炭的制备最佳工艺。利用TG—DTA对热解过程中树脂的炭化活化行为进行了探讨;通过N2-BET对活性炭比表面积和孔结构进行了表征,并简单分析了成孔机理。结果表明：炭化温度400℃,碱炭比为5：1,活化温度为750℃,活化时间为100min时,制备的酚醛树脂基活性炭比表面积为3013m^2·g^-1,孔容1．609ml／g,平均孔径2．135nm,亚甲基蓝吸附值为592mg·g^-1。     

合成碳酸二甲酯ZnO-Al2O3催化剂研究

在Al₂O₃载体上涂覆活性组分DMC11,采用浸渍法制备负载型ZnO-Al₂O₃催化剂,采用间歇式催化剂评价装置考察催化剂活性组分涂覆量、焙烧温度、反应温度和n(甲醇)∶n(尿素)对催化剂性能的影响。在焙烧温度700 ℃和活性组分涂覆质量分数50%~60%的最佳制备条件下,制得的催化剂堆积密度1.15 g·mL^-1,比表面积85.3 m²·g^-1,孔体积0.20 m³·g^-1,孔径10 nm。在反应温度175 ℃、反应压力0.8 MPa和n(甲醇)∶n(尿素)≈35∶1条件下,碳酸二甲酯单程收率为15%。