活性炭的双氧水表面改性及其吸附二氧化硫性能研究

目的 制备武器装备贮存微环境用单组分的二氧化硫吸附材料。方法 采用双氧水对椰壳活性炭进行表面改性,研究改性活性炭孔隙结构、表面化学性质的变化及其对二氧化硫吸附性能的影响。结果 活性炭存在微孔和中孔,改性后活性炭比表面积略有增加,平均孔径减小。双氧水与活性炭反应起到刻蚀作用,在活性炭表面产生了纳米尺度的网孔结构,降低了活性炭表面碳微晶有序程度,同时双氧水与活性炭反应时起到了氧化作用,提升了活性炭表面氧元素和含氧官能团含量。体积分数为20%的双氧水改性活性炭的吸附容量最高,达到154.15 mg/g,约为改性前的5倍。结论 双氧水对活性炭经表面改性后,产生了纳米尺度的孔隙,并提升了活性炭表面含氧官能团,在两者协同作用下显著提升活性炭对SO₂吸附性能,具有良好的装备应用前景。     

炭表面改性对负载型TiO_2/活性炭复合光催化剂性能的影响

采用HNO3、H2O2和O3对商品活性炭进行表面改性处理,考察了改性处理对活性炭表面基团、负载TiO2以及所形成的TiO2/活性炭复合光催化剂性能的影响。利用傅里叶红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及氮气吸附等手段对材料进行了表征。结果表明,3种改性方法均可有效提高活性炭载体表面的含氧官能团数量,但是对活性炭的比表面积和孔容影响不大;H2O2和O3对活性炭载体改性后可以提高对钛前驱体的吸附性能,HNO3改性有利于TiO2颗粒在活性炭表面的分散。使用改性后的活性炭作为载体制备的TiO2/活性炭光催化降解甲基橙的性能均高于未改性的TiO2/活性炭催化剂,其中以HNO3改性后的TiO2/活性炭活性最高。     

聚苯胺/改性活性炭复合电极材料的制备及其电容性能研究

通过改变有机酸与无机酸的配比研究合成高电导率聚苯胺的最佳条件,使用硝酸对活性炭进行改性,测定活性炭的沉降质量和活化指数并筛选出吸附性能最佳的改性活性炭,将最佳工艺条件下合成的聚苯胺与改性活性炭进行复合制备了聚苯胺/改性活性炭复合电极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学性能测试对复合电极材料的结构和性能进行表征和研究。结果表明:用质量分数3%的硝酸改性的活性炭掺杂聚苯胺,二者的相容性最好,且改性活性炭含量为25.5%(质量分数)时,制备的复合电极材料比电容最大,为282F/g,比纯聚苯胺的比容量(210F/g)增加了34.3%。电化学性能测试表明,聚苯胺/改性活性炭复合电极材料内阻小,阻抗高,电容性能优良。     

表面氧化改性制备活性炭电极材料及其电化学性能研究

以商用活性炭为原料,采用20%硝酸液相氧化处理后,制备了硝酸改性活性炭。采用低温N_2吸附法表征了活性炭的孔结构性质,采用FTIR、Boehm滴定法进行了表面性质表征,测定、比较了商用活性炭和不同温度条件下的硝酸改性活性炭为原料所制备电极的循环伏安、恒定电流充放电、交流阻抗等电化学性能,探讨了硝酸改性活性炭电极的电容产生机理。实验表明,经硝酸氧化处理后,活性炭的比表面积和孔容略微增加,平均孔径稍增大,含氧官能团数量有所增加。由于氧化处理后活性炭材料赝电容的增加,相比商用活性炭电极的比电容量89.61F·g~(-1),硝酸改性活性炭电极比电容量增大到106.56 F·g~(-1),并表现出较好的功率特性、容量特性和较小的阻抗,同时具有大电流放电的特性。     

海藻活性炭及其铁改性Fenton体系去除水中抗生素研究

以大型海藻为原料,采用磷酸活化法制备海藻活性炭(SAC),并以海藻活性炭SAC为吸附剂,抗生素阿莫西林溶液为吸附质,考察了海藻活性炭SAC吸附阿莫西林的初始溶液浓度、pH值的影响。采用准一级、准二级动力学吸附模型对吸附动力学进行了分析。结果表明,海藻活性炭SAC对阿莫西林的吸附符合准二级动力学过程。采用水热法进一步对所制备的海藻活性炭SAC进行铁改性,组成了铁改性海藻活性炭Fenton体系,探讨了以不同比例铁改性海藻活性炭组成的可见光Fenton体系对水中阿莫西林溶液的COD去除率,Fe/SAC-3样品COD去除率为72.5%,具有最佳反应活性。     

活性炭负载银吸附剂的制备与脱除苯并噻吩的研究

采用浓硝酸氧化改性的活性炭为载体负载金属Ag制备了Ag/AC系列吸附剂,并进行了模型柴油中苯并噻吩(BT)的吸附脱除性能研究。采用N2吸附、SEM、FT-IR及XRD技术对吸附剂进行了表征。结果表明,氧化改性增加了活性炭表面酸性基团,有利于脱除弱碱性的BT。以HNO3氧化改性后的活性炭为载体负载AgCl所制备的吸附剂具有最高脱硫率达91.8%。最后探讨了AgNO3在活性炭上的吸附行为及金属Ag对BT的吸附脱除机理。     

活性炭硝酸表面改性对催化剂分散度的影响

无论是活性炭作为催化剂载体还是在活性炭本身的催化制备过程中,催化剂在活性炭或活性炭前体上的高度分散都是至关重要的。通过X射线能谱(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)技术直接观察、研究了活性炭表面经硝酸氧化改性对硝酸铜在煤基活性炭中分散度的影响。此外,将经硝酸表面改性的商品活性炭采用浸渍法负载上硝酸铜催化剂,再经水蒸气二次活化制备了一种新的活性炭。结果表明,硝酸处理造成活性炭吸附性能的下降,并且硝酸处理的强度越高,活性炭吸附性能的下降程度越大。然而,对硝酸处理的活性炭经简单的水洗可恢复其吸附性能。研究结果还表明,活性炭经硝酸氧化提高了炭表面含氧官能团的数量,使催化剂在活性炭的内外表面均能均匀分布,提高了催化剂的分散度和抗烧结能力。活性炭经硝酸改性后再负载硝酸铜进行二次活化制备高性能活性炭,可使硝酸铜的催化性能得到进一步的提升。     

表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响

为探究表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响,使用HNO_3和KOH在不同条件下对活性炭进行表面改性,用N2吸附法和XRD图谱表征活性炭改性前后孔结构和石墨化程度的变化。结果表明,改性后活性炭的比表面积和孔容提高,平均孔径减小,并存在石墨晶体结构。干法改性活性炭的比表面积和总孔容由1 077.880m~2/g和0.763cm~3/g分别增加到1 635.268m~2/g和1.128cm~3/g,并且微孔的孔容增加。改性处理可以去除活性炭中的杂质。分别以改性前后活性炭为材料制备固体电极,KCl为电解液,测试活性炭电极的热电转换性能,发现改性后活性炭具有更高的热电转换性能。     

改性活性炭对苯废气吸附性能的研究

对低浓度含苯废气的有效去除方法之一是活性炭吸附法。针对治理工业含苯废气，研制了高吸附量、低成本的活性炭。亦即，通过对普通煤质活性炭进行酸碱改性处理，除去酸碱可溶性物质，使活性炭的灰分大大降低，从而提高了活性的比表面积，同时，提高了活性炭的吸附活性。进而，通过研究不同的改性方法对活性炭的苯饱和吸附量、比表面积、孔径及灰分的影响，确定了最佳改性方法。研究结果表明：采用酸、碱交替改性方法处理普通活性炭，是提高活性炭的苯吸附量、增大比表面积的简单有效方法。     

煤基活性炭电极材料的改性方法研究现状

煤基活性炭是超级电容器电极的主要材料之一,分析了煤基活性炭的性质与超级电容器性能的关系,介绍了活性炭的表面结构,论述了活性炭表面化学性质的改性方法的研究进展,认为多种方法复合改性是煤基活性炭改性的发展方向,并阐述了电极用活性炭材料的应用趋势。     

炭材料在水污染修复领域的应用研究

针对炭材料在水污染修复领域发挥的重要作用,对以活性炭(粉状、粒状及纤维状)和膨胀石墨为主的炭材料吸附技术、微生物与炭材料复合构成的生物炭材料吸附降解技术以及二者与其它技术(如臭氧氧化、膜过滤及光催化等)耦合用于水处理的应用研究现状进行了概述,指出新型炭材料(如活性炭纤维和膨胀石墨)吸附技术、生物炭材料吸附降解技术及相关耦合技术极具应用前景,并对今后的研究提出了建议.     

过渡金属/活性炭电极的电容性能研究

选用微孔和中孔活性炭采用浸渍法负载金属离子,考察在水性电解质中用于超级电容器的活性炭复合电极的电化学性能,探讨活性炭在负载前后的放电容量变化情况.采用低温氮吸附和直流恒流循环实验考察活性炭复合电极的孔结构及电容性能.研究表明:金属Cu、Mn具有比较明显的准电容效应,Co、Ni可提高中孔活性炭的放电容量,而金属Mo、Fe和Y的准电容效应不显著;中孔活性炭负载金属的作用明显强于微孔活性炭;中孔活性炭负载金属Cu时,放电容量随负载量的增加而上升.     

活性炭活化机理与再生研究进展

对活性炭制备的活化机理和再生进行了综述,探讨了水蒸气活化、二氧化碳活化、氯化锌活化、磷酸活化和氢氧化钾活化的活化机理,重点阐述了木质废弃物和城市污水污泥等固体废弃物为原料制备活性炭,介绍了几种活性炭再生的主要方法:热再生法、化学药品再生法、超临界萃取再生法和生物再生法等。最后介绍了活性炭未来的研究方向。     

活性炭改性及其对噻吩吸附性能的研究

吸附是一种极具应用前景的汽油深度脱硫分离技术。采用硝酸氧化、焙烧、负载金属等方法对活性炭进行改性,利用静态实验研究了改性活性炭对模拟汽油中噻吩的吸附脱除性能。结果表明硝酸氧化可以增加活性炭表面酸性基团的量,提高脱硫性能;N2气氛下焙烧后吸附剂脱硫效果明显优于未处理活性炭;活性炭表面负载Fe、Zn、Cu、Ni金属离子改性中,Fe离子改性活性炭脱硫效果最好。根据上述实验结果,进行了活性炭复合改性实验,得出68%硝酸氧化后再进行Fe离子负载,吸附剂脱硫率最高,噻吩的脱硫率可达到85%。     

Preparation of steam activated carbon from rubberwood sawdust (Hevea brasiliensis) and its adsorption kinetics

Activated carbon was produced from a biowaste product, rubberwood sawdust (RWSD) using steam in a high temperature fluidized bed reactor. Experiments were carried out to investigate the influence of various process parameters such as activation time, activation temperature, particle size and fluidising velocity on the quality of the activated carbon. The activated carbon was characterized based on its iodine number, methylene blue number, Brauner Emmet Teller (BET) surface area and surface area obtained using the ethylene glycol mono ethyl ether (EGME) retention method. The best quality activated carbon was obtained at an activation time and temperature of 1h and 750 degrees C for an average particle size of 0.46 mm. The adsorption kinetics shows that pseudo-second-order rate fitted the adsorption kinetics better than pseudo-first-order rate equation. The adsorption capacity of carbon produced from RWSD was found to be 1250 mg g(-1) for the Bismark Brown dye. The rate constant and diffusion coefficient for intraparticle transport were determined for steam activated carbon. The characteristic of the prepared activated carbon was found comparable to the commercial activated carbon.     

中孔活性碳纤维的研究

活性碳纤维具有比表面积大，微孔分布窄，吸附容量大，吸附脱速度快等特点，但一般活性碳纤维属于微孔型，不能吸附大分子物质，使其应用受到限制。近年来，中孔活性碳纤维的研究拓宽了其应用领域。综述了中孔活性碳纤维的国内外研究进展，着重介绍了活化工艺法、金属催化法、非金属添加剂法等制备方法。     

大孔活性碳纤维的初探

活性碳纤维的孔大小和结构对于被吸附物质的分子大小起着决定作用。使用常规方法只能获得孔宽度小于 2nm的微孔活性活性碳纤维 ,近年来采用一些特殊方法也只能获得中孔型。本实验采用高膨润度值的粘胶纤维 ,在国内首次制得了表面具有大孔分布的大孔活性碳纤维 ,以浓度为4 0g/L的磷酸三铵溶液浸泡 ,获得的活性碳纤维表面大孔覆盖率达 3个 / μm2 ,其大孔主要分布在 5 0～2 0 0nm之间     

成型活性炭的制备研究进展

目前活性炭产品主要是粉末活性炭.粉末活性炭堆密度低、不易储放、运输和回收,容易造成粉尘污染.成型活性炭克服了粉末活性炭的以上缺点,并可通过加工获得需要的外形,有着更为广阔的应用领域.成型活性炭已成为国内外研究热点.综述了成型活性炭的性能、应用和制备方法,并对其性能影响因素进行了分析.     

成型工艺对活性炭孔结构及其CO_2吸附性能的影响

用比表面积1183m2/g的活性炭和酚醛树脂分别作为吸附剂和粘结剂,考察了成型工艺对活性炭孔结构及其CO2吸附性能的影响。结果表明,活性炭成型后,比表面积有所下降,但对成型活性炭进行CO2二次物理活化可使其比表面积提高60.7%;粘结剂含量为30wt%、成型压力10MPa条件下所制的成型活性炭在800℃用CO2二次活化2h后,其比表面积、压缩强度和对CO2的平衡吸附量分别为1323m2/g、12.7MPa和0.67mmol/g。     

氯化铜/活性炭复合电极的制备及性能的研究

以酚醛树脂为活性炭基体,采用化学掺杂法掺杂氯化铜,制备氯化铜／活性炭复合电极材料。通过物理吸附考察了金属氯化铜的存在下不同活化时间对金属复合活性炭孔径分布的影响,实验表明活化时间越长,比表面积越大,中孔含量越高。通过透射电镜和X射线衍射对复合电极的微观结构进行了研究,表明金属铜以纳米级均匀分散在活性炭中。通过比较活性炭电极和复合电极的电化学性能,说明掺杂金属铜可以有效提高比电容,并对充放电机理进行了探讨。