木质活性炭自燃性质及其影响因素研究

对6种木质活性炭自燃性质的影响因素进行了研究。研究表明活性炭的临界自燃温度与其制造工艺和设备有关。挥发分(碳氢氧化合物)、氧含量、氢含量和表面含氧官能团及粒度是影响活性炭临界自燃温度的主要因素。磷酸法活性炭临界自燃温度最低(180℃),水蒸气法活性炭由于经过1000℃活化过程,在试验范围内无自燃性质。另外,平板炉制造的粉状活性炭比回转炉制造的粉状活性炭的临界自燃温度高。     

水蒸汽二次活化对活性炭中孔结构的影响

以商业活性炭为原料，经水蒸汽二次活化，制备了3个不同温度和不同活化时间的样品，用热重－质谱连用技术对原料的热分解产物进行分析；用N2吸附脱附等温线，BJH中孔分析和as法考察活性炭孔径的变化，用FT－IR技术测定活性炭表面官能团的变化，用XRD技术研究活性炭中的乱层结构，用扫描电镜研究活性炭的表面形态，结果表明，活化时间的延长或活化温度的升高使得活性炭的孔径变大且分布发散，出现两个孔径分布峰，同时，孔容积增加，表面官能团和乱支结构变化不明显，电镜研究发现活性炭的表面逐步光滑，有孔之间的互融现象出现，在735摄氏度活化120min所制样品的孔径较为集中。     

活化条件影响γ-Al2O3膜／污泥活性炭吸附脱硫机理

通过分析活化条件对γ-Al2O3膜/污泥活性炭表面孔结构和酸碱性的影响,研究了活化温度和活化时间对γ-Al2O3膜/污泥活性炭吸附脱硫性能影响的机理,探讨提高γ-Al2O3膜/污泥活性炭脱硫性能的活化条件.用BET(BRUNAUER-Emett-Teller)分别对γ-Al2O3膜/污泥活性炭的孔结构进行了研究,用化学法研究了γ-Al2O3膜/污泥活性炭表面的酸碱性.结果表明:随着活化温度升高,γ-Al2O3膜/污泥活性炭的BET比表面积增大,增强了物理吸附SO2气体的能力,超过600℃,γ-Al2O3膜/污泥活性炭的BET比表面积有所减少;碱性官能团的浓度随活化温度升高而显著地增加,有利于酸性气体SO2的化学吸附.随着活化时间的延长,γ-Al2O3膜/污泥活性炭的BET比表面积呈递减的变化趋势,碱性官能团呈现先增后减的变化趋势,使得吸附脱硫性能发生了相应的改变.     

氧化-热活化氮掺杂改性活性炭吸附金-硫代硫酸根络离子

硫代硫酸盐法是最有可能取代氰化法的浸金方法,但活性炭不能有效吸附Au(S_2O_3)■,使得硫代硫酸盐浸金法难以得到工业应用。为提高活性炭对Au(S_2O_3)■的吸附效果,采用氧化-热活化氮掺杂法对活性炭改性,H_2O_2为氧化剂,三聚氰胺与氨水为氮源,热活化制备出不同的氮掺杂活性炭。采用Boehm滴定法和X射线光电子能谱(XPS)分析了活性炭表面含氧酸官能团含量、元素含量及官能团种类。结果表明,氧化活性炭过程中,在H_2O_2的浓度为4 mol/L,温度为55℃下改性1 h,活性炭表面酸性官能团含量为0.705 74 mmol/g。在热活化氮掺杂过程中,三聚氰胺的掺杂效果高于氨水,三聚氰胺用量为0.016 mol/L,室温掺杂4 h,且在900℃下热活化2 h所得的活性炭对Au(S_2O_3)■的最大吸附量为547.12μg/g,热活化氮掺杂活性炭表面负载吡咯氮显著提升了其对Au(S_2O_3)■的负载量。     

大型海藻细基江蓠制备活性炭的研究

以大型海藻细基江蓠为原料制备活性炭,通过正交实验考察了浸渍比（磷酸与细基江蓠粉的质量比,下同）、漫渍时间、活化温度和活化时间对活性炭制备的影响,同时采用红外光谱对活性炭产品的表面官能团进行了分析。确定最佳工艺条件为：浸渍比1：1、浸渍时间9h、活化温度400℃、活化时间50min,在此条件下,活性炭的碘吸附值为1049．75mg·g-1、亚甲基蓝脱色力为123mI。·g-1、得率为37．7％。红外光谱分析表明,活性炭表面存在多种官能团。     

活性炭表面化学性质对二氧化碳吸附平衡的影响

把氢氧化钾活化的石油焦基活性炭进行浓硫酸氧化,并对氧化物进行热处理,得到不同氧含量的活性炭,并用氮气物理吸附和XPS对活性炭的孔及其表面化学官能团进行了表征.研究了二氧化碳在不同氧含量活性炭上的吸附平衡容量随温度的变化以及氧含量对于二氧化碳吸附容量的影响.结果表明:在25℃～175℃和0.001MPa～1.5MPa的范围内,二氧化碳在活性炭上的吸附可以用Langmuir方程很好地描述,饱和覆盖度和黏附系数均随温度的升高而下降,吸附热随活性炭的氧化和热处理变化很小.随活性炭O/C比的增加,饱和覆盖度下降,而黏附系数增加.适合二氧化碳吸附的活性炭应具有适中的O/C比,O/C比太大和太小均不利于二氧化碳的吸附.     

氧化改性活性炭吸附浓缩低浓度甲烷研究

采用H2O2和HNO3作为氧化剂,对市售煤基活性炭表面进行化学改性,探究活性炭表面官能团随氧化剂浓度的变化规律及其对甲烷吸附的影响。结果发现,硝酸氧化增加了活性炭表面的酸性官能团,碱性官能团降低,双氧水氧化使活性炭表面的内酯基含量明显增加,酸性官能团不利于活性炭对甲烷的吸附,而碱性官能团有利于甲烷的吸附。     

熔纺Kraft硬木木质素基活性炭纤维的活化工艺及性能研究

以熔融纺丝制备的Kraft硬木木质素纤维(HKL)为原料,经炭化得到木质素基炭纤维(HKL-CF),再采用水蒸气活化法制备了活性炭纤维(HKL-ACF),通过红外光谱仪和扫描电镜研究了水蒸气活化对活性炭纤维化学结构和表面形貌的影响,采用全自动物理吸附仪、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等研究了活化时间、活化温度和活化水蒸气流量对所制备活性炭纤维的比表面积、孔结构和微晶结构的影响规律。研究表明,水蒸气活化处理提高了活性炭纤维中的C—O和C＝C结构含量;随着活化时间的延长,活性炭纤维的比表面积增大,且随活化温度和水蒸气流量的提高呈现出先增大后减小的趋势;晶粒尺寸随着活化时间和温度的提高,逐渐变小,纤维表面的石墨化程度随活化时间的增加,逐渐变大;活化温度800 ℃,活化时间4 h,水蒸气流量1 mL/min下制备的活性炭纤维的BET比表面积最高可达2 081.34 m²/g,总孔容最大为1.60 cm³/g。     

氯化锌活化生物质炭制备活性炭及其表征

以生物质炭为原料,采用氯化锌活化制备高比表面积微孔生物质活性炭,研究了浸渍比、活化剂浓度、活化温度与活化时间等条件对生物质活性炭吸附性能的影响,利用氮气吸附脱附、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等技术对生物质活性炭表面微观结构、形貌特征及化学结构进行了分析。结果表明,制备生物质活性炭的适宜工艺条件为：浸渍比为3,活化剂质量分数为40%,活化温度为600℃,活化时间为90min。在该条件下制备的生物质活性炭对亚甲基蓝的吸附值为213mg/g,超过国家水处理用活性炭一级品标准。经测试生物质活性炭的BET比表面积高达631.2m2/g,平均孔径2.23nm,总孔容为0.352cm3/g;孔隙结构发达,孔径分布狭窄,孔形状为排列整齐的蜂窝状结构,含有大量的微孔,84.4%的孔集中在2nm以内;表面存在醇羟基、羰基、醚、酚等含氧官能团。     

水蒸汽活化兰炭粉制备多级孔活性炭及性能表征

以兰炭粉为原料,水蒸汽为活化剂制备粉状活性炭。考察了水蒸汽流量、活化温度、活化时间、兰炭粉粒径对碘和亚甲蓝(MB)吸附值的影响。利用全自动吸附仪分析活性炭的比表面积和孔径分布,利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对活性炭表面官能团和活性炭的微晶结构进行表征。实验结果表明:活化温度、活化时间、水蒸汽流量和原料粒度对活性炭的收率和吸附性能都有较大影响。当兰炭粉粒径尺寸为0.9~1.0 mm、活化温度为800℃、活化时间为180 min、水蒸汽流量为50m L/h时,制备活性炭的碘吸附值最高达到1 109.48 mg/g,比表面积为786.82 m2/g。制得的活性炭以微孔和中孔为主,而且具有多级孔的特征。相对于兰炭粉而言,活性炭含氧、含氮官能团数量增多。     

Behavior of phenol adsorption on thermal modified activated carbon

Adsorption process is acknowledged as an effective option for phenolic wastewater treatment. In this work, the activated carbon(AC) samples after thermal modification were prepared by using muffle furnace. The phenol adsorption kinetics and equilibrium measurements were carried out under static conditions at temperature ranging from 25 to 55 °C. The test results show that the thermal modification can enhance phenol adsorption on AC samples. The porous structure and surface chemistry analyses indicate that the decay in pore morphology and decrease of total oxygen-containing functional groups are found for the thermal modified AC samples. Thus, it can be further inferred that the decrease of total oxygen-containing functional groups on the modified AC samples is the main reason for the enhanced phenol adsorption capacity. For both the raw sample and the optimum modified AC sample at 900 °C, the pseudo-second order kinetics and Langmuir models are found to fit the experimental data very well. The maximum phenol adsorption capacity of the optimum modified AC sample can reach144.93 mg·g-1which is higher than that of the raw sample, i.e. 119.53 mg·g-1. Adsorption thermodynamics analysis confirms that the phenol adsorption on the optimum modified AC sample is an exothermic process and mainly via physical adsorption.     

炭化温度对兰炭基成型活性炭性能的影响

兰炭末加入黏结剂混合成型,经炭化和活化制得成型活性炭.利用TG-DTG对热解过程中成型料的炭化行为进行探讨;测试不同炭化温度的成型活性炭的收率、抗压强度和碘吸附值,采用N2吸附法和红外光谱对450℃炭化成型活性炭的孔结构及表面化学性质进行表征.结果表明,炭化温度越高,成型活性炭的收率越小,抗压强度越小,碘吸附值越大.经450℃炭化、800℃水蒸气活化60 min制得的活性炭表面具有大量的羟基、羰基和烃羟基等活性基团,比表面积为384.53 m2/g,属于中孔隙发达的活性炭.     

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%。     

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。     

磷酸、氯化锌活化亚麻屑制备活性炭过程中的行为对比

以亚麻屑为原料,采用磷酸和氯化锌进行了对比活化实验,探讨了浸渍比、活化温度对活性炭的吸附性能、得率和比表面积的影响。结果表明,在浸渍比为300∶1,500℃下活化60 m in,均能得到吸附性能较好的活性炭,其中碘值是氯化锌法高于磷酸法,亚甲基蓝吸附则是磷酸法高于氯化锌法,说明在活化过程中磷酸和氯化锌对活性炭的影响不尽相同,孔隙结构存在差别。     

炭化活化条件对Cu/AC表面Cu价态及其催化降解苯酚的影响

采用前体浸渍法研制了生物质基载铜活性炭催化剂（Cu/AC），利用N₂-吸附脱附、X射线光电子能谱等技术对Cu/AC性质进行了表征，在固定床反应器中研究了不同炭化活化条件所得Cu/AC催化湿式氧化降解苯酚性能。结果表明：Cu/AC表面Cu物种以Cu²⁺和（Cu⁺+Cu⁰）共存。随着制备Cu/AC炭化温度的升高，炭化过程中产生更多的挥发分，促进Cu²⁺还原为Cu⁺和Cu⁰，（Cu⁺+Cu⁰）含量增大，Cu/AC降解苯酚催化活性逐渐升高；随着炭化时间延长，（Cu⁺+Cu⁰）含量下降，Cu₂O、CuO较好地并入载体使晶格氧含量增加，催化活性先升高后下降；随着活化温度升高和活化时间延长，Cu/AC比表面积达到1096.1m²/g并有大量微孔生成，大量含氧官能团分解将炭化过程中还原生成的（Cu⁺+Cu⁰）氧化为Cu²⁺，晶格氧含量增加，催化活性随着活化温度的升高而升高，随着活化时间的延长先升高后下降。催化湿式氧化降解苯酚过程中，Cu/AC具有良好的稳定性和低的Cu离子浸出浓度。Cu/AC的最优制备条件为炭化温度800℃，炭化时间2h，活化温度880℃，活化时间为2h，所得Cu/AC在反应8.5h时实现98.5%的苯酚转化率和91.1%的COD转化率。     

脱气预处理条件对木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响初探

在测定木质活性炭比表面积和孔容积前, 先对活性炭进行脱气预处理, 研究预处理条件(脱气温度和脱气时间)对活性炭的比表面积和孔容积的影响, 并将所测结果与仪器推荐条件下所测结果进行对比分析。研究结果表明: 脱气温度和脱气时间对于物理法木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响较小, 这是因为物理法活性炭制备温度高, 官能团少, 结构以微孔为主, 吸附类型以物理吸附为主, 吸脱附速度较快。物理法活性炭预处理条件以脱气温度150 ℃脱气3 h为宜, 相较于ASAP 2460使用说明所推荐的350 ℃和24 h的预处理条件, 明显缩短预处理时间, 降低电耗, 提高了检测效率。脱气温度和脱气时间对化学法木质活性炭比表面积和微孔分析结果影响较大, 适宜的预处理条件为300 ℃脱附12 h。主要是因为磷酸法活性炭制备温度较低, 杂原子较多, 表面化学基团丰富, 发生物理吸附的同时易发生化学吸附, 需要较高的温度和较长的时间才能脱气完全, 当脱气温度过高时, 孔道内的吸附质发生炭化形成炭质微粒堵塞孔道, 同时部分物理吸附在更高的活化能下转化为化学吸附, 使分析结果有所下降。     

聚丙烯腈基活性碳纤维吸附CO2的性能

以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为原料,采用KOH为活化剂制备PAN基活性碳纤维。测定了不同ACF样品的CO2吸附量,并通过氮气吸附、碘吸附以及红外光谱对所得活性碳纤维的比表面积、孔结构及表面官能团进行表征。研究了活化温度、活化时间和表面改性对活性碳纤维CO2吸附量的影响。结果表明,活化温度是影响活性碳纤维CO2吸附量的主要因素。当活化温度为850℃时,所得活性碳纤维BET比表面积为1235m2/g,微孔比表面积为745 m2/g,在吸附温度为273 K、吸附相对压力P/P0为1时,CO2的吸附量达到87.29 mL/g。     

Adsorption removal of thiophene and dibenzothiophene from oils with activated carbon as adsorbent: effect of surface chemistry

Commercial coconut-based activated carbons (AC), before and after being treated using 65 wt% HNO₃ at different temperatures (termed as AC–Hs), were used as adsorbents to remove thiophene (T) or dibenzothiophene (DBT) from model oils. The fresh AC sample and all of the AC–Hs samples were characterized by Boehm titration, Fourier-transform infrared spectroscopy, and thermal analysis, which yield the information of the surface chemistry properties of the carbon materials. The results show that in comparison to the fresh AC sample, the quantity of oxygen-containing functional groups on the surface of AC–Hs samples increases as the pretreatment temperature of the fresh AC sample increases. The adsorption capabilities of the AC samples for removal of T and DBT from model oils were evaluated in a batch-type reactor. It has been found that the refractory DBT can be removed easily over the untreated commercial AC with the removal efficiency even being higher than that of T. In the case of acid modified AC–Hs samples, the efficiency for removal of T has been greatly improved, but this is not the case for the removal of DBT. The possible mechanism for adsorption removal of T and DBT over activated carbons is discussed in terms of the quantity of surface oxygen-containing functional groups of adsorbents and the chemical structure of sulfur compounds. The effect of olefin (1-octene) and aromatic hydrocarbons (benzene) in the model oils on the selective adsorption DBT over AC is also evaluated, revealing that in the case of DBT, the competitive adsorption is involved in the process, and the removal efficiency levels off at a level over 80%.