KOH活化制备多孔碳纤维及其CO_2吸附性能研究

采用活性碳纤维(ACFs)为原料,以KOH为化学活化剂,在ACFs:KOH的质量比为4∶1时,研究了不同活化温度下制备的多孔碳纤维的结构性能。用N2吸附仪测定多孔碳纤维的比表面积、孔容及孔径分布,通过变压吸附法研究了多孔碳纤维对CO_2的吸附性能,探讨了不同活化温度下对多孔碳纤维的孔隙结构及CO_2吸附量的影响。实验结果表明,活化温度对多孔碳材料的比表面积、孔径分布及孔容有良好的调控作用。当活化温度为900℃时,获得的多孔碳纤维有最大的比表面积(1702 m2/g)、最大孔容(0.902 cm3/g)及最大的CO_2吸附量(138 mg/g)。     

活化温度对聚丙烯腈基活性中空炭纤维结构和吸附性能的影响

用质量分数为4%的磷酸氢氨溶液预处理聚丙烯腈(PAN)中空纤维,经预氧化及炭化后,用二氧化碳气体在不同温度下活化40 min,得到PAN基活性中空炭纤维(PAN-ACHF)。考察了活化温度对PAN-ACHF的比表面积、孔径分布、形态和吸附性能的影响。结果表明,随着活化温度的升高,PAN-ACHF表面的孔逐渐加深,且数目逐渐增多,比表面积逐渐增大;当活化温度为900℃时,BET比表面积最大为1 422 m2/g,中孔的比表面积也达到最大,为1 234 m2/g,且孔径主要集中在2~5 nm;PAN-ACHF对肌酐和VB12的吸附率都随着活化温度的升高而增大,当活化温度为900℃时,PAN-ACHF对肌酐和VB12的吸附率都达到最大值.分别为99%和84%。     

炭化过程对聚丙烯腈基活性中空炭纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃预氧化2 h后,在氮气气氛中炭化,得到PAN基中空炭纤维(PAN-CHF),再在二氧化碳气氛中活化,得到PAN基活性中空炭纤维(PAN-ACHF)。考察了炭化温度和炭化时间对PAN-CHF的收缩率、PAN-ACHF的收缩率、活化收率、比表面积和吸附性能的影响。结果表明:炭化温度为1 000℃时,PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率相同;炭化温度为900℃时,PAN-ACHF的比表面积最大,吸附性能最好,炭化时间对PAN-CHF和PAN-ACHF的收缩率影响不大,但活化收率随炭化时间延长呈上升趋势,比表面积先增后降,炭化时间为60 min时达到最大,其吸附量最大。     

沥青基活性碳纤维动态吸附甲苯的性能

以通用级沥青基碳纤维为原料,采用钴盐催化活化法,通过改变活化剂用量和活化时间制备出不同的活性碳纤维。研究了活性碳纤维的动态吸附甲苯以及再生性能。结果表明,活性碳纤维是一种优秀的甲苯吸附材料,其饱和吸附量受比表面积和孔径及其分布的影响。活性碳纤维对甲苯的动态吸附量达到1250 mg/g。20次吸脱附循环再生后,吸附量仍保持在900 mg/g。     

PAN基预氧化纳米纤维毡的微波碳化、微波活化

以聚丙烯腈基预氧化纳米纤维毡为原料,在氮气保护下微波碳化制备纳米碳纤维,并以水蒸气为活化剂,通过微波活化正交实验制备活性纳米碳纤维;纳米碳纤维的形态和结构变化通过场发射电镜、红外光谱仪、X衍射仪等仪器进行表征;通过对活性纳米碳纤维的比表面积、孔容、孔径分布、苯酚吸附值的测定,了解正交实验各因素对活性纳米碳纤维活化收率和吸附性能影响的强弱程度。研究结果表明:本研究实验条件下可制备出孔径分布以微孔为主,比表面积达1107.4m2/g,苯酚吸附值达428.1mg/g的活性纳米碳纤维。     

活性碳纤维吸附法脱蜡降浊点的研究

探讨了活性碳纤维对润滑油基础油脱蜡降浊点的工艺,考察两种不同比表面积的活性碳纤维在不同温度和不同空速条件下对浊点降低效果的影响和穿透量。结果表明,空速1 h-1,温度50℃,比表面积1 800 m2/g的活性碳纤维浊点降低效果最好,下降的总温度可达10℃。当吸附的基础油体积达到脱蜡塔体积的23倍时,活性碳纤维被穿透。SEM、BET等分析结果表明,比表面积1 800 m2/g的活性碳纤维的孔容、孔径比1 000 m2/g的活性碳纤维大,其表面具有更多的活性位点,更有利于蜡烃组分的吸附。通过尿素络合法分析吸附前后基础油的烃类组成情况,正构烷烃的质量分数由20%下降至10%。气相色谱仪分析吸附前后正十二烷与异构十六烷含量的变化证明,活性碳纤维对正构烷烃具有选择性吸附。     

活性碳纤维吸附法脱蜡降浊点的研究

探讨了活性碳纤维对润滑油基础油脱蜡降浊点的工艺,考察两种不同比表面积的活性碳纤维在不同温度和不同空速条件下对浊点降低效果的影响和穿透量。结果表明,空速1 h-1,温度50℃,比表面积1 800 m2/g的活性碳纤维浊点降低效果最好,下降的总温度可达10℃。当吸附的基础油体积达到脱蜡塔体积的23倍时,活性碳纤维被穿透。SEM、BET等分析结果表明,比表面积1 800 m2/g的活性碳纤维的孔容、孔径比1 000 m2/g的活性碳纤维大,其表面具有更多的活性位点,更有利于蜡烃组分的吸附。通过尿素络合法分析吸附前后基础油的烃类组成情况,正构烷烃的质量分数由20%下降至10%。气相色谱仪分析吸附前后正十二烷与异构十六烷含量的变化证明,活性碳纤维对正构烷烃具有选择性吸附。     

高效活化法制备活性碳纤维及其性能的研究

采用高效的活化方法制备高性能聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs),借助碘吸附、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)等表征手段研究了活化时间和水蒸气的量对PAN-ACFs样品结构、吸附性能和力学性能的影响。结果表明,在张力大小为7 N条件下,水蒸气流量和活化时间对PAN-ACFs的吸附性能和力学性能均有一定影响;当活化时间和水蒸气流量分别为5 min和0.20 g/min时,样品的比表面积达到2 139 m2/g,单丝所能承受的拉伸载荷为2.27 c N,对应的单丝拉伸强度为0.60 GPa。     

焦化污泥添加对活性焦结构和Pb2+吸附的影响及机制

将两种焦化污泥(S1和S2)分别配入无烟煤中,通过水蒸气活化制备高比表面积分级多孔活性焦,采用BET、Boehm滴定和SEM等手段探究污泥对活性焦结构和Pb 2+吸附性能的影响及其机制。结果表明:两种污泥的添加均对活性焦比表面积和表面碱性官能团具有明显的促进作用,污泥S2的添加对活性焦的比表面积和表面碱性官能团的提高更加明显;随着两种污泥添加量的增加,活性焦比表面积均呈先增加后减少的趋势,当污泥添加量为10%(质量分数,下同)时,比表面积最大,分别达到756 m 2/g和759 m 2/g;污泥添加量的增加还能促进活性焦表面碱性官能团的生成,当污泥添加量为20%时,表面碱性官能团分别达到1.10 mmol/g和1.38 mmol/g;此外,两种污泥均可提高活性焦对Pb 2+的吸附量,其中添加S2制备的活性焦吸附效果更好,活性焦对Pb 2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附量最大可达60.6 mg/g。     

羊栖菜基中孔活性炭的制备及工艺优化

以羊栖菜生物炭为原料,采用CO2物理活化法制备中孔活性炭。应用响应曲面中心组合法设计实验,考察了活化温度、活化时间及CO2流量对制备的活性炭吸附亚甲基蓝的影响及其交互作用,并采用N2吸附脱附对所制备的活性炭进行表征。结果表明,当活化温度为900℃,活化时间为30 min,CO2流量为1.8 L/min时,制备的活性炭的比表面积为1 329 m2/g,其对亚甲基蓝的吸附值高达235 mg/g,总孔体积为1.176 9 m L/g,中孔率为65%。     

超级电容器用活性炭纤维的研制(Ⅰ活性炭纤维的强度与比表面积)

分别以粘胶纤维和粘胶炭纤维为原料，经镍盐溶液浸渍后制备活性炭纤维。比较两种原料制得的活性炭纤维的强度和比表面积；考察它们随镍盐溶液浓度、活化温度和活化时间的变化情况。结果表明，两种原料制得活性炭纤维的强度和比表面积随上述三因素各自的变化趋势一致；并由此初步确定了比表面积～1200m^2／g,强度～0．3GPa的粘胶基活性炭纤维的制备工艺.     

响应面法优化制备塑料-锯末活性炭

将梧桐锯末和聚丙烯塑料按比例混合后,采用K2CO3活化法制备活性炭,基于中心组合实验设计(CCD)的响应面法(RSM),以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为优化目标,优化工艺参数。结果表明,当塑料含量为19wt%、无水K2CO3与梧桐锯末质量比为1.73、活化温度为958℃、活化时间为91 min时,所制活性炭的性能最优,碘吸附容量为1320.97 mg/g,亚甲基蓝的吸附容量为471.95 mg/g,与二阶模型预测值接近,表明该模型具有较高的可信度。方差分析结果表明,盐料比、活化温度、活化时间提高对活性炭的碘吸附容量有显著的促进作用,而塑料含量对活性炭碘吸附容量有抑制作用;活化温度、活化时间对活性炭的亚甲基蓝吸附容量影响显著,与塑料含量均具有促进作用,而盐料比是非显著因素且有抑制作用。最优条件下所制活性炭的比表面积为1916.10 m2/g,总孔容为1.12 cm3/g,其中介孔高达70.10%。相比于单因素优化实验所制活性炭,比表面积提高了454.11 m2/g。FT-IR分析表明两种优化条件下所制活性炭的官能团基本没有变化,活性炭亚甲基蓝吸附量的提高主要是由于样品的比表面积增大。     

活性炭纤维对钯的吸附性能研究

活性炭纤维是一种新型高效吸附材料,具有比表面积大,微孔发达,孔径分布窄,吸附速度快,吸附能力强等特点.通过活性炭纤维对钯溶液的吸附实验,探讨了静态条件以及动态条件下,溶液的初始浓度,系统的温度,活性炭纤维的质量,吸附时间,不同流速等条件对活性炭纤维吸附性能的影响.研究表明:活性炭纤维对钯有较强的吸附性能,最高吸附率可达...     

K2CO3-锯末干混合制备成型活性炭

以梧桐锯末为基体、无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备成型活性炭颗粒,通过单因素实验考察盐料质量比、活化温度、活化时间及成型密度对活性炭吸附碘性能的影响,并对其进行了表征. 结果表明,在盐料质量比2.0、活化温度950℃、活化时间80 min、成型密度1.3 g/cm3的条件下,所制成型活性炭对碘的吸附容量达1323.25 mg/g. 成型活性炭具有发达的孔结构,比表面积为1432.59 m2/g,平均孔径为1.70 nm,总孔容为0.772 cm3/g,其中微孔比表面积为1302.75 m2/g,孔容为0.566 cm3/g,微孔率达73.3%.     

活性炭纤维吸附氙气行为的研究

研究了用不同原料制备的活性炭纤维在不同氙气压力下对氙气的吸附性能。对吸附前后的样品进行了 X-射线衍射及 X-光电子能谱分析。结果表明 ,活性炭纤维对氙气具有较大的吸附量 ,同时结构未发生变化 ,随着活性炭纤维比表面积增大 ,对氙气的吸附量的最佳范围约在 70 0～ 80 0 m2 / g。     

Studies on the structure of activated carbon fibers activated by phosphoric acid

By solid‐state ¹³C‐ and ³¹P‐NMR, XPS, and FTIR, the chemical structure of activated carbon fiber–P (ACF‐P) and its reaction with phosphoric acid were studied. Even when activated at low temperatures, these fibers developed a graphitelike carbon structure with a certain amount of phenol groups as well as acetal (or methylenedioxy) carbon. As expected, the oxygen‐containing groups were greatly reduced at high activation temperatures. Different from the ACF‐W, metaphosphoric acid (or polyphosphates) and a small amount of phosphorus exist on ACF‐P. The original ACF‐P activated at low temperature contained a lot of phosphoric acid, so it had to be washed with water to expose the large surface area. The washing process can be omitted for ACF‐P activated at high temperature because most phosphorus compounds in fiber have volatilized. The ACF‐P activated at lower temperature possessed a large amount of oxygen‐containing surface groups and had enhanced adsorption ability for polar adsorbates. The remaining of metaphosphoric acid enhanced the adsorption of silver ion. The experimental results showed that the peaks of ³¹P‐NMR, P_2p‐XPS, and FTIR at 1620 cm^?1 shifted with the increase of activated temperature. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 87: 2253–2261, 2003     

高收率黏胶基活性炭纤维的制备及其净水效果

以黏胶纤维为原料制备了高收率活性炭纤维。磷酸氢二铵预处理可使黏胶纤维的炭化收率由20%提高到44%,提出了磷酸氢二铵预处理提高黏胶纤维炭化收率的机理。以水蒸气为活化剂,当活化温度为950℃,活化时间为30 min时,所制活性炭纤维的比表面积可达1 680 m2/g。开发了活性炭纤维净水器,并考察了其净化效果,研究结果表明:该活性炭纤维净水器具有很好的净水效果,出水CODMn为0.88 mg/L,远优于GB 5749—2006规定的CODMn≤3 mg/L的要求。     

由酚醛树脂基板C02活化法制备高性能活性炭

采用CO2活化法以阻燃的FR-1型酚醛树脂基板为原料制备出性能优良的活性炭。研究了活化温度、活化时间和气体流量对产品性能的影响。所得产品BET比表面积达到1198m^2／g,总孔体积达到0．703cm^3／g。在最佳条件,即活化温度910℃,活化时间140rain和CO2流量350cm。／min时,亚甲基蓝值和碘值分别达到292．0mg／g和1113．05mg／g,均达到国家一级品标准。     

由酚醛树脂基板CO2活化法制备高性能活性炭

采用CO2活化法以阻燃的FR-1型酚醛树脂基板为原料制备出性能优良的活性炭。研究了活化温度、活化时间和气体流量对产品性能的影响。所得产品BET比表面积达到1 198 m2/g,总孔体积达到0.703 cm3/g。在最佳条件,即活化温度910℃,活化时间140 min和CO2流量350 cm3/min时,亚甲基蓝值和碘值分别达到292.0 mg/g和1 113.05 mg/g,均达到国家一级品标准。     

废弃辣椒秸秆高比表面积活性炭的制备及表征

以废弃的辣椒秸秆为原料,KOH为活化剂,制备高比表面积活性炭,研究了碱炭比、活化温度、炭化温度及活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明,活性炭制备的最佳工艺条件为:碱炭比为3∶1,活化温度为700℃,炭化温度为450℃,活化时间为40 min。在此条件下,制得的活性炭碘吸附值2 356.40 mg/g,亚甲基蓝吸附值41.3 mL/0.1 g,BET比表面积为2 432.135 m2/g,Langmuir比表面积高达3 270.478 m2/g,吸附总孔容为2.064 cm3/g,平均孔径为3.246 nm。SEM和XRD观察发现,辣椒秆活性炭呈不定形态,具有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构。