煤基活性炭超级电容器的原料优化及工艺探讨

为制备煤基活性炭超级电容器,选褐煤、焦煤、无烟煤三种典型煤种为原料,以盐(KCl)、碱(KHCO3)、酸(H3PO4)为活化剂,探索煤种和活化剂的优化组合.通过电性能测试结果表明:KHCO3制备活性炭超级电容器性能最好;在KHCO3作为活化剂,褐煤、焦煤、无烟煤作原料条件下,褐煤制备的活性炭超级电容器性能最优,随活化温度的升高其比表面积先增大后减小,550 ℃时活性炭制备超级电容器性能最佳,比表面积最高达360 m2/g,比电容量和充放电效率最高分别为73 F/g和62.3%,经过10次循环后,容量保持率最高为70%.     

协同活化对煤基活性炭物化性能的调控

以太西无烟煤为原料,KOH/NaOH为活化剂,在碱炭比为4:1,800 C活化1 h的条件下,制备高比表面积活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并考察了KOH/NaOH协同活化对活性炭比表面积及孔结构的影响.随着活化剂组成中KOH比例的增加,活性炭的比表面积、孔容、收率增大,孔径分布变窄,表观密度降低,KOH和NaOH作为活化剂有着不同的活化机理,合理地调节活化剂中两组分的比例,可以起到协同活化的作用,能对活性炭的比表面积、孔结构、收率及表观密度等物化性能进行有效的调控.     

硝酸铁改性活性炭吸附Pb(Ⅱ)的性能研究

为提高活性炭对Pb~(2+)的吸附效果,用硝酸铁对活性炭进行了改性处理。采用BET、SEM、Boehm等方法对改性前后活性炭的理化特性进行了表征,考察了吸附时间、p H、吸附剂投加量对改性前后活性炭吸附Pb~(2+)效果的影响。结果表明,相比于未改性活性炭(GAC),硝酸铁改性活性炭(Fe-GAC)比表面积减少,酸性含氧官能团增加,极性增强。对于质量浓度为10 mg/L的Pb~(2+)溶液,Fe-GAC的最佳投加量为2.0 g/L,此条件下Pb~(2+)去除率可达到98.73%,比采用GAC提高了30.15%。吸附剂吸附Pb~(2+)过程与Langmuir吸附等温线方程拟合较好,相关系数R2在0.99以上。     

不同活化法制备的焦化除尘灰基活性炭的性能比较

采用焦化除尘灰为原料,分别用水蒸气和KOH为活化剂制备焦化除尘灰基活性炭,并对所制的活性炭进行碘吸附值、BET比表面积、孔径分布、孔容以及表面形貌测试。实验结果表明,采用KOH活化法制备的活性炭吸附性能强于采用水蒸气活化法制备的活性炭。氢氧化钾活化法制备的活性炭为中孔孔型,BET比表面积达275.51 m2/g。     

甲苯吸附与活性炭孔隙结构关系的研究

选用4种活性炭为吸附剂,7.537 g/m3甲苯为吸附质,在298.15 K下进行吸附试验,探讨了4种活性炭的甲苯吸附量与其比表面积和孔容的关系。对活性炭不同孔径区间的孔容和甲苯吸附量进行线性回归分析,并对分析结果进行显著性检验。结果表明:4种活性炭均具有微孔吸附特征;活性炭比表面积、孔容大则其甲苯吸附量大,活性炭孔径结构对甲苯吸附效果产生直接影响;孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,其线性相关度R最大。     

蜂巢石改性及其对Mn~(2+)吸附试验研究

为探讨硫酸对蜂巢石吸附材料改性的影响因素,以及改性蜂巢石对Mn~(2+)的吸附特性,采用正交试验法研究了硫酸改性条件对蜂巢石比表面积、孔容、孔径的影响;对改性蜂巢石和未改性蜂巢石做了SEM和XRD对比分析;通过静态吸附试验探讨了硫酸改性蜂巢石对Mn~(2+)的最佳吸附条件。试验结果表明,硫酸浓度为0.50mol/L,改性时间为30 min,温度为35℃时改性最佳,改性后蜂巢石比表面积、孔容分别达到21.15 m2/g、0.053cm3/g左右,平均孔径为5 nm;SEM和XRD对比分析发现,改性后蜂巢石表面变得粗糙蓬松,微孔增加,空隙率和孔道通透性提高,出现了Ca SO4·2H2O单斜晶体;改性蜂巢石投加量和溶液的p H值是影响吸附效果的重要因素,当溶液p H值为5,改性蜂巢石投加量为4 g/L,Mn~(2+)初始质量浓度为5 mg/L时,对Mn~(2+)的去除率达85%以上,吸附量超过10.0 mg/g。     

褐煤基活性炭的制备及其电化学性能研究

以HCl-HF法脱矿物质处理后的云南莲花塘褐煤和内蒙古白音华褐煤以及这两种褐煤所制备的半焦为原料,将原料以KOH为活化剂的化学活化法制备活性炭,考察KOH用量和炭化终温对煤基活性炭比表面积、孔径分布及孔体积的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段表征活性炭的结构及表面性质。利用电化学工作站对活性炭电极进行循环伏安特性(CV)、交流阻抗特性(EIS)和充放电特性(GCD)分析,利用蓝电电池测试系统测试扣式电容器的电容保持率。结果表明：采用脱矿物质处理后的褐煤为原料,以KOH为活化剂的化学活化法,碱煤质量比为4∶1,炭化终温为800℃的条件下制备的活性炭的比表面积和孔体积最大;在此工艺条件下,莲花塘褐煤基活性炭的比表面积为2 728 m³/g,孔体积为1.58 cm³/g,白音华褐煤基活性炭的比表面积为1 824 m³/g,孔体积为1.00 cm³/g;将这两种活性炭作为电极材料,所制备的活性炭电极在电流密度为1...     

Na_2CO_3、K_2CO_3和KOH制备废弃柑橘皮渣活性炭及其性能分析

随着柑橘加工业的发展,柑橘皮渣后续处理问题日益突出,废弃柑橘皮渣成为亟待解决的农业废弃物,将其制备成柑橘皮渣活性炭具有重要意义,而活化剂的选择是制备高吸附性活性炭的关键。以废弃柑橘皮渣为原料,考察了活化剂类型、浸渍比和活化温度3个关键因素,探究了Na_2CO_3、K_2CO_3和KOH这3种活化剂对制备柑橘皮渣活性炭产率与吸附性能的影响,利用比表面积与孔容、红外光谱、扫描电镜和能谱分析表征了3种活化剂对柑橘皮渣活性炭孔隙结构、表面功能基团、形貌与微区元素组成分析的影响,深入解析了3种活化剂在制备柑橘皮渣活性炭时活化作用的差异,为制备高性能柑橘皮渣活性炭提供理论依据。结果表明,以Na_2CO_3为活化剂制备的柑橘皮渣活性炭性能最佳。     

氯霉素在活性炭上的吸附平衡与动力学

为去除水体中残留的氯霉素,采用生物相容性佳的活性炭作吸附剂,测定了25,30,35℃下氯霉素在自制活性炭上的吸附平衡与动力学,并与商用竹炭作对比。结果表明高比表面积活性炭是去除水体中残留氯霉素的高效吸附剂,活性炭的吸附容量随着吸附剂比表面积和孔容的增大而增大,但随温度从25,30到35℃升高而减小,自制高比表面积活性炭的吸附容量达到3种市售活性炭样品吸附容量的10倍以上;Freundlich吸附等温线方程可较好地描述氯霉素在活性炭上的吸附平衡,准二级方程是用来描述氯霉素在活性炭上吸附的合适动力学模型,并通过拟合得到了其动力学参数。随着温度的升高吸附容量逐渐减小。本研究为活性炭对水体中残留氯霉素的吸附处理提供了科学依据。     

煤基活性炭的制备及CH_4/H_2分离性能

以神东煤为原料,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭,分别考察碱煤比、活化温度和活化时间对活性炭孔结构的影响,并用于CH4和H2的吸附与分离.结果发现,制得活性炭的比表面积和孔容随碱煤比和活化时间的增加分别呈增加和先增加后减小的趋势,但比表面积受活化温度影响不大,孔容随活化温度升高而增加;适合于CH4和H2分离的活性炭的最佳制备条件为:碱煤比为5,活化温度800℃,活化时间为90min.     

炭化对活性炭孔结构及甲烷吸附性能的影响

在惰性气氛下对以石油焦为原料 ,以 KOH为活化剂制得的超级活性炭进行了二次炭化处理 ,并考察了处理前后超级活性炭的孔结构变化及不同压力下该活性炭对甲烷的吸附行为 .结果发现 :活性炭经 1 2 0 0℃下二次炭化处理后其 BET比表面积及孔容有所下降 ,孔径分布变窄 ;其对甲烷的质量吸附量下降 ,对甲烷的体积吸附量在较低压力下 ( <3MPa)稍有增加 ,而在较高压力下 ( >3MPa)时明显减少     

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。     

神华烟煤活化制备电化学电容器电极材料的研究

以神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭。采用N_2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性。在碱炭比为4:1,800℃活化1 h的条件下制备的活性炭比表面积达3 134.28 m~2·g~(-1),总孔容1.96 cm~3·g~(-1),中孔率87.94%。该活性炭在3 mol/L KOH水溶液及1 mol/L(C_2H_5)_4NBF_4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonate PC)电解液中均具有高的比电容(分别为281 F·g~(-1),155 F·g~(-1))和低的等效串联内阻。     

采用KOH与NaOH活化剂所制活性炭表面化学性质及孔结构的比较

采用沥青焦为原料,以KOH和NaOH活化剂制备出不同碱炭质量比（R）系列活性炭。利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）表征出所制活性炭的石墨层结构和表面化学性质,并用氮气吸附和脱附等温线计算出BET比表面积、DFT孔径分布及孔容。实验结果表明,与NaOH活化剂相比,KOH活化剂所制活性炭石墨层破坏更明显,表面含氧官能团也明显增加。当R=5时,KOH活化剂所制样品BET比表面积高达2939m^2／g,孔容为1．43cm^2／g;而NaOH活化剂所制样品BET比表面积和孔容分别只有1098m^2／g、0．53cm^2／g。     

活性炭孔径分布与CO_2吸附量关系的研究

以太西无烟煤为原料,KCl作为添加剂,通过混合、成型、炭化、活化过程制备活性炭.用CO2吸附量、碘值、堆积重、比表面积和孔径分布等对样品进行表征.研究表明,活性炭的CO2吸附量与其碘值、比表面积和总孔容等指标无明显的线性关系.进一步研究发现,活性炭的CO2吸附量与孔径分布有很大的相关性.借助Excel软件对活性炭各个孔径区间孔容与CO2吸附量进行线性回归,寻找最优孔径区间,分析各孔径区间对CO2吸附量的影响.结果表明,CO2吸附量与0.61nm~0.79nm之间的孔容有明显的相关性,扩大该孔径范围的孔容是提高活性炭CO2吸附量的关键.     

KOH活化芒果核制备活性炭及其吸附性能研究

以芒果核为原料,氢氧化钾溶液为活化剂制备芒果核基活性炭。结果表明,芒果核基活性炭的最佳制备工艺条件为:活化剂氢氧化钾溶液浓度2 mol/L,活化时间80 min、活化温度600℃、碳化温度350℃,在此工艺条件下制备的芒果核活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为1 489.26和193.71 mg/g。芒果核活性炭吸附剂对重金属Cd~(2+)和Cu~(2+)具有一定的吸附能力,其饱和吸附量分别为26.15和38.25 mg/g。采用扫描电镜对产品的表面形态进行分析,发现其具有丰富的不规则孔隙结构。     

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。     

毛豆荚活性炭的制备及对亚甲基蓝的吸附研究

采用毛豆荚为生物质来源,氢氧化钾为活化剂制备活性炭吸附剂,通过扫描电镜、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X射线衍射等对样品进行表征。采用批量实验研究了吸附剂对亚甲基蓝吸附的影响因素(p H和吸附时间)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等。结果表明,毛豆荚活性炭具有发达的孔隙结构,比表面积为631.6 m2/g;毛豆荚活性炭对亚甲基蓝有极高的吸附容量,最大吸附量达到1 050 mg/g。毛豆荚活性炭吸附亚甲基蓝的过程符合准2级动力学模型和Langmuir等温线模型,吸附速率主要受颗粒内扩散控制,吸附过程自发进行,属于吸热反应。毛豆荚生物材料制备吸附剂在印染废水处理具备良好应用前景和应用价值。     

再活化处理活性炭对水中铁离子的吸附研究

通过再活化处理改变杏壳活性炭的孔隙结构,在不同条件下对比研究了再活化处理对活性炭吸附水中Fe~(3+)的影响。研究结果表明,再活化处理丰富了活性炭的孔隙结构,增大了孔径;0.5 g活性炭投入50 mL Fe~(3+)浓度为500 mg/L的溶液中,2种活性炭对Fe~(3+)吸附量和去除率达到最大,再活化处理活性炭的Fe~(3+)吸附量接近50 mg/g,Fe~(3+)去除率也达到97.38%;在相同的p H值、吸附温度、吸附时间、活性炭投加量下,再活化处理活性炭对水中Fe~(3+)的去除率更大。     

石油焦系活性炭2-甲基噻吩吸附性能研究

以石油焦为原料经高温炭化和水蒸气活化处理制备出石油焦基活性炭,经硝酸氧化处理后,采用静态吸附法测试了2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附性能。研究结果显示,制备的活性炭比表面积高于800 m2·g-1,孔容大于0.45 cm3·g-1,经硝酸处理后比表面积和总孔容有所下降。样品经硝酸处理后,对2-甲基噻吩的饱和吸附量显著增加,硝酸处理40 min得到的活性炭对2-甲基噻吩的饱和吸附量最大。2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附动力学均遵循拟二级动力学模型,饱和吸附量随吸附温度的增加而减小,热力学上表现为放热,熵减且是自发进行的过程。