改性活性炭吸附硫化氢性能研究

研究了改性活性炭(7%碳酸钠溶液浸渍)吸附硫化氢(H2S)气体的影响因素.利用改性后的活性炭考察氧含量、反应温度、空速等对活性炭吸附硫化氢的影响.结果表明,在反应条件下低氧含量时活性炭的吸附容量随氧含量增加而增加,但氧含量增加到3.5%后,氧含量对吸附容量的影响越来越小;在20～70℃范围内物理吸附发生主要作用,70～95℃化学吸附占主导作用,随着温度的增加,物理吸附逐渐向化学吸附转化,所以吸附容量先减小后增大;随着空速的增加,改性炭的吸附容量减小;改性后活性炭吸附H2S适宜的操作条件为氧含量2%,温度95℃,空速1000～2000 h-1.     

微氧条件下改性活性炭对羰基硫的吸附性能

以工业4^#活性炭（AC4）为载体,制备KOH改性活性炭,对比研究了KOH、Na₂CO₃、KI改性活性炭在相同条件下吸附净化羰基硫（COS）的性能,为KOH＞Na₂CO₃＞KI;考察了反应条件对吸附净化COS气体的影响;并对空白活性炭、新鲜改性活性炭和吸附后改性活性炭作SEM-EDS表征分析。结果表明,质量分数为10%的KOH是最佳浸渍液,反应温度60 ℃、氧含量1.0%为改性活性炭的最佳反应条件。结合SEM-EDS表征分析表明：改性活性炭孔结构的变化和表面活性物质的生成使其对COS的吸附净化效果增强。     

表面改性对活性炭吸附性能的影响

采用浓硝酸对活性炭进行表面氧化处理,将得到的样品分别浸渍在银氨、硫酸铜及咪唑溶液中进一步改性,然后采用Boehm滴定法对改性活性炭表面酸性基团的含量进行测定,研究改性对活性炭吸附性能的影响。结果表明：通过上述改性,活性炭表面酸性基团发生了显著变化,特别是羧基含量增加较多,从而活性诙的吸附性能发生了相应的变化。     

改性活性炭对溶菌酶吸附性能的影响

采用KOH热处理方法对沥青基球形活性炭进行改性,并通过BET、Zeta电位和XPS对活性炭进行表征。利用溶菌酶模拟中分子尿毒症毒素β2-微球蛋白,测定改性前后活性炭对溶菌酶的2 h吸附率,从而推测对β2-微球蛋白的吸附能力。同时,探究了改性条件对活性炭吸附性能的影响。结果表明,2 h内未改性的活性炭吸附率为42.54%,改性活性炭吸附率最高可达76.54%,提高了83.19%。Zeta电位和活性炭中9～80 nm范围内的孔容是影响活性炭对溶菌酶吸附性能的因素,整个吸附过程主要由孔结构和静电作用控制。     

活性炭表面氧化改性技术及其对吸附质量的影响

近年来,活性炭被广泛应用于吸附、催化、分离等多个领域,加强其吸附能力的探究意义重大,本文就活性炭表面氧化改性技术展开论述,首先介绍了活性炭表面氧化改性技术及基本原理,指出了改性之后活性炭的相关变化,最后阐述了活性炭表面氧化改性之后,对其吸附质量的影响,旨在为有效提高活性炭的吸附能力提供参考。     

活性炭的硝酸表面改性及其吸附性能

用硝酸对粒状活性炭进行了表面改性,考察了硝酸浓度及氧化时间对活性炭表面官能团的影响.采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-TR)、Boehm滴定、X射线衍射仪(XRD)、物理吸附以及颗粒强度分析仪等对氧化前后样品进行了表征分析.以改性活性炭为载体,浸渍活性组分后制备了浸渍炭催化剂,考察了其对氯化氰防护性能.研究发现,低浓度硝酸氧化改性可增加活性炭表面酸性基团的含量,减少碱性基团的含量,从而提高活性炭的表面亲水性,而对活性炭的结构没有明显影响;制备的浸渍炭催化剂对氯化氰防护时间明显增长.当硝酸浓度为8%,氧化时间为8 h时防护效果最好.     

氧化铁改性活性炭的制备及其吸附脱硫性能

制备了负载型氧化铁改性活性炭吸附剂,并采用比表面积（BET）、扫描电镜（SEM）技术对吸附剂进行了表征。在固定吸附床上考察了制备条件及吸附条件对吸附剂脱除硫化氢性能的影响。研究结果表明,负载氧化铁后吸附剂的比表面积由580.4 m2/g提高到658.6 m2/g,氧化铁改性能有效改善活性炭对硫化氢的吸附脱除能力。氧化铁与活性炭的质量比为1∶1,真空干燥温度为70 ℃,干燥时间为36 h时得到的负载氧化铁吸附剂的吸附效果最好。在吸附温度为60 ℃时,饱和硫容和脱硫率分别达到77.4 mg/g和99.2%。饱和硫容比未经改性的活性炭的提高了60.2 mg/g。     

改性活性炭的表面特性及其对苯酚的吸附性能

研究了表面改性对活性炭吸附苯酚性能的影响。研究发现,硫酸氧化可增加活性炭表面酸性基团的含量,提高了活性炭的表面亲水性,降低pHPZC值,因而对吸附水中的苯酚的性能产生明显影响,降低了对苯酚的吸附。     

活性炭纤维的氧化改性及其对铅离子吸附研究

采用HNO3和H2O2对活性炭纤维(ACF)进行氧化改性,以期提高ACF的表面酸性基团,进而提高ACF的吸附效率.采用Boehm滴定、比表面积及孔隙分析等方法表征了改性前后ACF的表面结构和表面化学性质.采用静态吸附法考察了不同条件下氧化改性前后ACF试样对水体中铅离子的吸附效率.结果表明,ACF的表面酸性基团可由改性前的1.23 mmol·g-1提高到氧化改性后的2.89 mmol·g-1;改性前后样品对铅离子的吸附速率均较高,吸附平衡时间为5min;饱和吸附量由改性前的32.5 mg·g-1增加到改性后的75mg·g-1.     

改性活性炭对染料废水的吸附性能研究

采用化学氧化改性活性炭来处理染料废水,通过Boehmd官能团滴定法、扫描电子显微镜以及傅里叶红外光谱仪对活性炭的含氧官能团和微观结构进行研究。分析了改性活性炭在不同的投加量、初始浓度、吸附时间、温度、溶液p H值等反应条件下对亚甲基蓝溶液吸附效果的影响。结果表明:随着硝酸体积分数的增大,改性活性炭所含含氧官能团越多,孔结构越明显;当活性炭的投加量为0.5g,亚甲基蓝溶液的浓度为15 mg/L,时间为210 min时,吸附接近平衡,随着溶液p H的升高,活性炭对亚甲基蓝的去除率提高,最高可达88.3%。     

氧化铁/活性炭负载型硫化氢脱除剂制备及性能评价

为提高硫化氢脱除剂性能,利用活性炭吸附表面积大的特点,合成具有吸附性能的氧化铁负载型硫化氢脱除剂。为便于不同硫化氢脱除剂性能评价,设计和搭建了一种用于快速评价气体硫化氢脱除剂脱除效果的评价方法与实验装置。结果表明,吸附型脱硫剂加入反应型脱硫组分后,脱硫速率的持续性优于吸附型脱硫组分,氧化铁负载质量分数为5%时,脱除剂初始脱硫速率较高。     

Activated carbon surface modifications by adsorption of bacteria and their effect on aqueous lead adsorption

The adsorption of Escherichia coli on different activated carbons has been studied. The activated carbon samples used have been characterized, determining their surface area, pore size distribution, elemental analysis, mineral matter analysis and pH of the point of zero charge. The adsorption capacity of these carbons increased with their hydrophobicity and macropore volume. The number of bacteria adsorbed on the demineralized activated carbon in a solution of pH value equal to the iso‐electric point of the carbon was negligible. However, in the presence of cations the proportions of bacterial cells adsorbed were 87.8% (Fe³⁺), 54.7% (Ca²⁺) and 24.8% (Mg²⁺) respectively. This increase in adsorption capacity in the presence of electrolytes has been explained on the basis of both the reduction in electrostatic free energy and the increase in cell surface hydrophobicity due to the metal bound by some compounds of the cell membrane. When the solution pH was intermediate between the pH values of the point of zero charge of the carbon and bacteria the number of bacteria adsorbed increased due to the attractive interactions between the carbon and bacteria. The adsorption of bacteria on activated carbons decreased the porosity and increased the negative charge density of the latter. Depending on the experimental conditions used, the presence of bacteria can enhance the capacity of activated carbons to adsorb lead. © 2001 Society of Chemical Industry     

活性炭纤维的改性及对苯酚的吸附性能研究

用硫酸铜、高锰酸钾、硫酸亚铁、氢氧化钾、柠檬酸、硝酸铜、乙酸铅、硝酸等溶液浸渍处理活性炭纤维,考察了改性活性炭纤维对废水中苯酚的吸附性能。结果表明,用硫酸铜溶液改性的活性炭纤维对苯酚的吸附性能强于未改性的活性炭纤维,经高锰酸钾、硫酸亚铁、氢氧化钾、柠檬酸、硝酸铜、乙酸铅、硝酸等溶液改性的活性炭纤维对苯酚的吸附能力下降。浓度为0.05%~1%的硫酸铜溶液对0.2 g活性炭纤维进行改性的效果优于其它浓度的硫酸铜溶液。活性炭纤维上负载的铜离子过多会降低活性炭纤维对苯酚的吸附量。     

污泥基活性炭制备改性及其吸附甲苯性能

以石化企业干化剩余活性污泥为炭源前体、ZnCl₂溶液为活化剂,在613℃条件下炭化70min制得了碘值为683.40mg/g、产率为55.5%的污泥基活性炭（SAC,sludge-based activated carbon）样品,并进一步利用不同浓度的HNO₃、H₂SO₄和H₂O₂溶液为改性剂对SAC氧化改性,通过碘值测定、BET、Boehm滴定、ICP、FTIR、XRD、SEM、TEM等手段对改性前后SAC样品进行了表征分析和对比研究。结果表明,HNO₃和H₂SO₄改性后SAC的BET比表面积、孔容、碘值均明显增加,可有效提高SAC吸附性能,当HNO₃浓度为0.5mol/L、H₂SO₄浓度为1.0mol/L时改性效果最好,动态吸附甲苯的吸附量较改性前分别提高了38.80%和27.19%,吸附穿透时间也明显延长;而对于H₂O₂溶液为改性剂,总体上不利于SAC吸附性能的提高。对甲苯吸附效果最好的几种改性SAC材料进行再生性能测试,均展现了良好的再生循环利用性能。     

基于分子动力学模拟的羟基改性调控活性炭对甲苯吸附性能的作用机理研究

本工作通过在六苯并苯分子边缘植入羟基构建不同羟基含量的改性活性炭,采用分子动力学和巨正则蒙特卡罗模拟研究了改性活性炭模型的物理性质、局部电荷和孔径分布,进一步分析了甲苯分子在改性活性炭中的动力学特性和吸附机理。结果表明,引入羟基可加强活性炭对甲苯的吸附能力。在较高相对压强下,羟基含量为39.4%是活性炭改性的最佳浓度,超过此浓度后甲苯的吸附量下降。改性活性炭羟基中强电负性的氧原子与甲苯甲基中的氢原子配合成Lewis酸碱对,形成稳定的吸附结构,进而增强活性炭对甲苯的吸附能力。在较低相对压强下,影响吸附量的主要因素为孔隙率和孔径大小;羟基含量为20.8%和31.4%的改性活性炭内多为微孔且结构较为紧密,使得其吸附甲苯效果较好。羟基改性使得甲苯分子在活性炭内的自扩散系数降低,且在含39.4%羟基的活性炭中扩散系数最低,这是由于甲苯分子与改性活性炭之间的非键相互作用阻碍了甲苯分子的运动。此外通过变温吸附研究发现,由于活性炭吸附甲苯过程具有放热性质,温度升高不利于甲苯的吸附。     

活性炭材料的孔结构调控及表面修饰

活性炭材料是一种性能优良的吸附剂,在环境治理方面具有重要的意义。活性炭材料的孔隙结构及表面性质决定了活性炭的性能,通过孔隙结构的调控和表面修饰可以提高其吸附性能。概述了活性炭的各种孔结构调控和表面修饰处理的方法,展望了其发展趋势。     

Catalyst modification and process design considerations for the oxidation of low concentrations of hydrogen sulfide in natural gas

Low concentrations of hydrogen sulfide (H₂S) in natural gas can be selectively oxidized over an activated carbon catalyst to elemental sulfur, water and a small fraction of sulfur dioxide (SO₂). Efforts to improve catalyst performance and product sulfur quality have been made by a) modification of the catalyst composition b) removal of the heavy hydrocarbons from the feed and c) choice of reaction conditions. The use of a guard bed to absorb heavy hydrocarbons and operation at elevated pressures show positive results. A preliminary flow diagram incorporating these findings has been prepared for a small commercial unit capable of processing sour natural gas containing 1.0% H₂S.     

氢在多壁碳纳米管上的等量吸附热

为说明氢在多壁碳纳米管(MWCNTs)上所受吸附作用的强弱,文中基于氢和77 K氮的吸附数据,比较了由非局域密度泛函理论(NDFT)、等量吸附线和归一化等温线线性化确定的等量吸附热。结果表明,氢在MWCNTs上等量吸附热随温度变化且表现出在弱的能量不均匀表面吸附的特点,平均值约为3—4 kJ/mol;由77 K氮吸附等温线确定的孔大小分布(PSD)和比表面积影响NDFT计算初始吸附时的精度;在吸附量和吸附温度都较低时,等量吸附线标绘结果与归一化等温线线性化方程确定的等量吸附热之间的偏差较小,在200—290 K温度区间则与ND-FT计算结果更为接近。然而,当温度大于310 K时,3种方法计算结果间的偏差较大。     

过渡金属硫化物对Claus尾气催化加氢制备硫化氢的影响

以γ-Al2O3为载体,考察了第一过渡金属亲硫元素和Cr系元素及其负载量对Claus尾气加氢生成H2S的催化活性。结果表明,经预硫化后上述负载量为10%质量分数的各元素,其催化活性按大小可以划分为4组:Ni、Co、Fe>Mo、W、Cu>Cr>Zn、Mn。针对第一组的3种元素进行物相分析表明,在反应气体积比为SO2/H2/N2=0.5/3/96.5,重量时间空速(WHSV)=6 000mL/(h.g)的强还原气氛下,Ni的催化活性相为稳定的NiS2,但Co和Fe除主晶相CoS2和FeS2外,还分别具有Co3S4和Co9S8或FeS和Fe7S8的贫硫相。     

浸渍法改性活性炭纤维吸附一氧化氮的研究

采用不同浓度的硝酸铁溶液在不同的处理温度和时间下,浸渍聚丙烯腈基活性炭纤维(PANACF), 用正交实验法分析影响改性PAN-ACF吸附一氧化氮转化率的主要因素。实验结果表明,浸渍液的初 始浓度是影响一氧化氮吸附转化率的主要因素。在初始浓度为0.1-0.14mol／L时,吸附转化率达到最大 值70％左右,吸附温度和吸附时间对吸附转化率影响不大。通过扫描电镜观察,铁离子不规则分布在PANACF 表面。