烟杆活性炭的制备及其乙醇吸附特性研究

云南省作为全国最大的烟草种植省份,每年产生大量的烟草废弃物,其中以烟杆为主,用烟杆制备活性炭可以实现废弃物资源化利用。本研究以烟杆为试验原料,通过炭化——KOH活化制备活性炭,探索最佳制备工艺条件,分析了活性炭的结构特征及活化条件对炭孔结构的影响,同时研究了活性炭对乙醇吸附的吸附特性。试验表明,活化温度保持在700℃,KOH与炭化料之比为3的条件下制备的活性炭有较高的比表面积和总孔容,分别为1 256 m2/g和0.588 cm3/g,此时微孔孔容最大,可达0.470 cm3/g,样品表面呈现无定形碳结构,对乙醇的吸附最有利。乙醇吸附测试表明,最佳工艺条件下制得的活性炭对乙醇的平衡吸附容量最大,可达382.93mg/g,该活性炭在太阳能吸附制冷领域具有一定的应用前景。     

粉煤灰浮选精炭制备活性炭吸附溶液中Cu2+

粉煤灰浮选得到的精炭具有灰分含量低（Ad=17.85%）、碳含量高（Cd=77.53%）的特点,是活性炭制备的廉价碳源。采用KOH活化法对浮选精炭进行活化,可以得到碘吸附值1 140.78 mg/g、亚甲基蓝吸附值140.00 mg/g、比表面积853.75 m2/g的优质活性炭,最佳的活化条件为：碱炭比3.0、活化温度800 ℃、活化时间60 min。红外光谱分析、BET比表面分析和扫描电子显微镜分析显示,制备的活性炭中含氧活性基团较多、孔隙发达,特别是2 nm以下的微孔丰富,微孔孔容占比48.30%,活性炭平均孔径2.33 nm。该活性炭对溶液中Cu2+的吸附性能良好,在投加量为2.5 g/L、pH=5.0、吸附温度25 ℃、吸附平衡时间120 min的条件下,初始浓度分别为50、75、100 mg/L时,Cu2+去除率分别达到99.70%、93.61%、81.67%。吸附机理分析表明,Cu2+在活性炭表面的吸附以化学吸附为主,符合Langmuir单分子层等温吸附模型。本研究为水处理用优质活性炭的低成本制备提供了一条新的技术途径。     

二氧化碳活化制备烟杆基颗粒活性炭的研究

进行了以烟杆废弃物为原料、木焦油为主的复合黏结剂、二氧化碳为活化剂制备颗粒活性炭的研究。系统地研究了活化温度、活化时间、二氧化碳流量等因素对烟杆基颗粒活性炭活化效果的影响，得到了该试验条件下最佳工艺条件：活化温度为900℃，活化时间为100min，二氧化碳流量为0．5L／min。该工艺条件下制备的颗粒活性炭碘吸附值为901．36mg／g，亚甲基蓝吸附值为80ml/g，活性炭得率为38.53％。同时，测定了该活性炭氮吸附，通过BET计算了活性炭的比表面积，并通过密度函数理论（DFT）表征了活性炭的孔结构。结果表明：制备的活性炭为微孔型，BET比表面积为947.81m^2／g，总孔容为0．48ml／g。     

煤焦油在石油焦基颗粒活性炭制备中的应用

高温煤焦油芳香度、析焦率高，可用于制备石油焦基颗粒活性炭的粘合剂。将石油焦与煤焦油、无烟煤按一定的比例捏合后，挤压成型，经预氧化、炭化、活化工序后，制得机械强度较高、微孔发达的活性炭，其碘吸附值达800mg／g以上，亚甲蓝值达100mg／g以上，可作为净化水或净化空气用吸附剂。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性

以实验室活性炭吸附床为研究对象,建立了多维吸附床内煤矿乏风流动、吸附传质的数学模型.首先对活性炭富集煤矿乏风瓦斯过程进行了模拟,得到了各个循环步骤下床内详细的浓度分布和吸附量分布,模拟结果与实验结果符合较好.进而采用此模型,改变吸附压强、解吸压强和解吸温度等参数,对不同工况下瓦斯分离富集过程进行了对比模拟研究,揭示了煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性.      

超级电容器用高比表面活性炭的制备与电化学表征

以富含多环芳香烃的廉价有机物为前驱体,采用化学活化方法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500～700 ℃范围内,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700 ℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700 ℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038 cm3/g,比表面积为1 959 m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210 F/g,等效内阻为0.9 Ω/cm2,10 mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗图谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.     

活性炭孔分布对其电容衰减性能的影响

以8种不同孔结构的活性炭为实验对象,利用低温N2(77 K)吸附法测定活性炭的比表面积和孔径分布,并将其涂布到铝箔集流体上组装成双电层超级电容器。以1 mol/L四氟硼酸四乙基铵的乙腈溶液(Et4NBF4/AN)为电解液,利用循环伏安和恒流充放电技术研究活性炭的比表面积、中孔和微孔分布以及孔容等对双电层电容器倍率衰减性能的影响。结果表明:活性炭的比表面积、孔径和孔容的适量增大均能提高活性炭的比容量;中孔的适量增加不仅可以减小超级电容器的电阻,还可以提高活性炭的大电流充放电性能,降低大电流充放电时的电容衰减。当电流密度从0.15 A/g增大到9.6 A/g时:中孔活性炭的比电容衰减率平均为14.13%,而微孔活性炭的平均衰减率为20.58%;中孔表面积对比电容的贡献由10.10μF/cm2下降至9.95μF/cm2,而微孔表面积的贡献则由5.68μF/cm2下降至4.21μF/cm2。     

变压吸附空分用椰壳基炭分子筛的制备

提出以椰壳预炭化料为骨料、酚醛树脂为黏结剂制备变压吸附空分制氮用炭分子筛的新工艺路线,包括成型、炭化、水蒸气活化、两步苯气相碳沉积调孔等主要工序;完善了炭分子筛的变压吸附空分评价手段,即以变压吸附空分为基本手段,结合变压吸附脱附尾气总量及其中O₂浓度等参数分析,准确表征炭分子筛制备过程中样品的微孔孔容和孔径变化,从而实现对炭分子筛制备工艺参数的精确控制.所得的椰壳基炭分子筛具有较高的抗压强度,其变压吸附空分性能接近商业炭分子筛产品.      

水蒸气活化核桃壳制造活性炭的研究

研究了以核桃壳为原料，采用水蒸气活化法制备活性炭工艺。讨论了活化温度、活化时间和水蒸气流量对活性炭的得率和吸附性能的影响，得到了最佳工艺条件：活化温度为850℃，活化时间为90min，水蒸气流量为0．45L/min，所制备的活性炭得率为20．07％，碘吸附值为1048．96mg／g，亚甲基蓝吸附值为12ml／0．1g。同时，对水蒸气活化制备活性炭过程的反应机理进行了初步探讨。     

稀土负载生物炭的制备及其对低浓度氨氮的吸附特性

对微波/稀土元素铈吸附剂的制备条件及其吸附降解低浓度氨氮的反应条件进行优化,并采用XRD、SEM和FTIR对负载型吸附剂进行了表征。实验结果表明,负载型吸附剂内部结构发生变化,比表面积增大,羟基数量增多;负载后的生物炭对氨氮的处理效果明显优于原生物炭,其较为合适的制备条件为固液比(指原生物炭质量与氯化亚铈溶液体积之比,单位g/mL)1:25,浸渍pH 10;在氨氮溶液浓度为50 mg/L,初始pH为10,反应温度为50℃,反应时间为120 min,吸附剂投加量为5 g/L条件下,氨氮吸附量达到最大,为11.297 mg/g,且反应过程符合准二级动力学模型。      

基于轻组分充压的改进型三塔真空变压吸附工艺富集煤矿乏风瓦斯的实验研究

建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,对循环过程中的充压方式和抽真空排放过程进行了实验研究.采用轻组分从吸附塔上端充压可以在排放气甲烷体积分数相同的情况下,延长穿透时间,提高产品气甲烷体积分数;而在循环中引入抽真空排放步骤也可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷的体积分数.在此基础上,对同时包含排放气充压步骤和抽排步骤的三塔变压吸附循环流程进行了实验研究.实验结果表明,应用该循环可以在吸附和解吸压力分别为140 kPa和20 kPa条件下将甲烷体积分数为0.2%的乏风瓦斯富集至0.654%,同时甲烷回收率在65%.      

改性兰炭烟气SO2吸附材料的制备及其再生性能

利用活性炭（焦）等吸附剂将烟气中的污染物分离出来是一种有效的烟气治理与资源化方式。兰炭作为一种廉价半焦碳素材料,是一种有潜力代替现有商用活性焦的多孔材料。本文采用陕西兰炭作为研究对象,研究炭化时间、炭化温度、黏结剂添加量等改性工艺对所制备的吸附剂性能的影响,考察了微观形貌变化,利用X射线光电子能谱（XPS）探究在吸附解吸过程中的表面官能团的变化。结果表明,炭化温度对耐磨强度、耐压强度指标影响显著,炭化时间对饱和脱硫值和穿透脱硫值影响显著;在煤焦油添加比例50%,700 ℃炭化20 min,900 ℃活化60 min条件下制得改性兰炭参数为:耐磨强度95.81%,抗压强度536.1 N·cm?1,每克兰炭饱和脱硫值45.71 mg,每克兰炭穿透脱硫值23.45 mg;经历多次吸脱附过程第一次失活时,表面被大面积刻蚀,孔隙与小颗粒增多。兰炭吸附剂失活后可以通过二次活化的方式提高其吸附性能,但衰减速度比新改性兰炭要快。二次失活后,在酸蚀刻、水蒸气扩孔等共同作用下致使骨架结构过度烧蚀而坍塌;改性兰炭表面含氧基团的量和构成比例会影响吸附性能。含氧与含碳基团的比值与吸附性能相对应,含氧基团比例越高,吸附性能越差。二次活化再生改变了各含氧基团所占比例,令C=O显著下降,O?C=O显著增加,C?O变化不大。O?C=O官能团尽管含氧,但可能对吸附抑制作用不显著。本研究将为工业烟气治理提供一种新型吸附剂的制备方法,同时也为兰炭表面改性以及二氧化硫吸附解吸机制的研究提供参考。      

717型阴离子交换树脂分离富集-萃取光度法测定金精矿和尾矿中金

研究了717型阴离子交换树脂柱分离和富集金的条件,建立了光度法测定金精矿和尾矿中金的方法。在10%(体积分数) 盐酸介质中,金以AuCl形式被树脂定量吸附后,采用10 mL 60 g/L的硫脲溶液洗脱吸附在树脂上的金和用过氧化氢破坏洗脱液中过量硫脲,以结晶紫萃取分光光度法测定洗脱液中金。金精矿和尾矿中可能存在的4种阴离子和17种阳离子对金的测定没有干扰。方法的检出限为0.43 μg/L,矿样的测定结果与活性碳预富集-原子吸收法相吻合,金精矿和尾矿测定结果的相对标准偏差(n=5)分别为5.4%和7.2%。     

高质量水处理活性炭的研制

对无烟煤和长焰煤制活性炭的影响因素进行了研究。结果表明；在实验条件范围内，无烟煤制活性炭的碘值低于长焰煤制活性炭的碘值，无烟煤制活性炭当烧失率大于７０％时，其碘值可以大于９０，ｇ／ｇ，强度约为７０％，而长焰煤制活性炭，烧失率为５０％－６０％时，碘值可以高于９００，ｇ／ｇ，强度约为８５％。同时确定了两种选定煤种制造活性炭的适宜工艺条件。     

高铼酸铵除铊试验研究

从铜冶炼污酸中提取的高铼酸铵含有一定量的Tl元素, 影响高铼酸铵品质及制约铼产品的末端应用.文中采用传统的吸附法进行除Tl, 用活性炭、TiO₂、KI与XH30树脂进行静态吸附探索性试验; 在此基础上, 考察了铼液浓度、吸附线速度、铼液pH对XH30树脂动态吸附Tl的影响.结果表明, 活性炭与KI对Tl吸附效果不理想; TiO₂与XH30树脂长时间动态吸附Tl的吸附率分别达96.9 %、97.95 %; 用XH30树脂装柱吸附Tl, 当铼液Re为10 g/L, 铼液Tl约为5 mg/L, pH值为8.5时, 控制吸附线速度为8 cm/min, Tl去除率稳定在93.4 %, 铼液经重结晶后高铼酸铵品位稳定在99.99 %以上.      

碳源对Li3V2(PO4)3正极材料性能的影响

采用高温碳热还原法在惰性气氛下合成单斜晶型Li3V2(PO4)3正极材料,考察活性炭、蔗糖和酚醛树脂等不同碳源对目标材料性能的影响。采用XRD、FE-SEM和电化学测试等手段对目标材料进行结构表征和性能测试。结果显示,以酚醛树脂作为碳源的正极材料具有优良的电化学性能,首次放电比容量达138 mA.h/g,到第10次循环容量降至122.9 mA.h/g。酚醛树脂作碳源能在加热的过程中固化交联成三维的网状结构,极有效地限制了粒子的进一步长大,材料粒径最小。     

活性炭粉配煤再造粒强度及其脱硫性能分析

以原煤、煤焦油、沥青和活性炭粉为原料制备了颗粒脱硫脱硝活性炭,考察了不同活性炭粉添加量对再造粒强度及其脱硫性能的影响规律。研究表明,随着活性炭粉添加量的增加,再造脱硫脱硝活性炭的耐磨强度和耐压强度整体呈现下降趋势;脱硫值随活性炭粉添加量的增加而逐渐增大;本试验活性炭粉配煤混合粉中炭粉添加占比为15%～23%的情况下可制备出产品性能优良、资源回收利用率高的脱硫脱硝活性炭,对应的耐磨强度、耐压强度和脱硫值区间分别为97.01%～97.40%、56.63～63.57 daN和28.92～29.54 mg/g。     

电容去离子技术分离石煤酸浸液中的钒和铝

采用一种新兴吸附技术—电容去离子技术(CDI),利用活性炭/离子交换树脂复合电极去除石煤空白焙烧—硫酸浸出液中的铝,考察了各工艺条件对钒、铝分离因数的影响。结果表明,当施加电压为2.0V、进料流量25mL/min、溶液初始pH 0.75、电极间距9mm时,对酸浸液中的铝的吸附量为422.4mg/g,钒、铝分离因数为28.3,钒、铝分离效果显著。     

光电协同降解兰炭废水研究

采用光催化与电化学氧化相结合技术对兰炭废水进行降解试验。用石墨片和活性炭颗粒为三维电极材料,外加紫外光灯条件下分别考察外加电压、活性炭颗粒投加量、电解质浓度和二氧化钛光催化剂(P25)投加量等对纯苯酚溶液中苯酚和COD去除率的影响。结果表明,当外加电压10V、活性炭颗粒投加量8g、电解质浓度0.15mol/L、P25投加量0.6g时,1 000mg/L的苯酚溶液中3h时苯酚和COD的去除率分别达到81.11%和73.64%;以此工艺条件,对某兰炭企业产生的兰炭废水(COD32 700mg/L)进行降解试验,COD去除率为60.63%。