K2CO3-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K₂CO₃为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N₂等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K₂CO₃催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^-1,亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^-1。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m²·g^-1和0.309cm³·g^-1,材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有...     

K_2CO_3活化空心莲子草制备活性炭及表征

以入侵生物空心莲子草为原料,以K_2CO_3为活化剂,经一步共混活化法制备活性炭。研究了K_2CO_3与空心莲子草质量比、活化温度及活化时间对活性炭得率及吸附性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同温度下得到的活性炭进行了表面形貌观察。实验结果表明,K_2CO_3活化空心莲子草的最佳活化条件为:质量比为1.5,活化温度及时间分别为800℃,3.0h,此时活性炭得率为13.79%,其碘吸附值及亚甲基蓝吸附值分别为1477mg·g~(-1)和384mg·g~(-1)。当氮气流量在20~100ml·min-1范围内变化时,K_2CO_3的回收率相差不大,且其回收率均能达到80%以上。SEM结果表明活化温度对活性炭孔结构具有明显影响。     

酚醛树脂基板真空热解炭制备高性能活性炭

以一种全新的物质--阻燃的FR-1型酚醛树脂电路板基板的真空热解炭渣为原料,采用CO₂和KOH活化法制备高性能的活性炭。分别研究了CO₂活化法中的活化温度和KOH活化法中的碱炭比对活性炭产品性能的影响。用氮气吸附表征了活性炭的孔结构性质,并检测了产品的亚甲基蓝值和碘值。结果表明,KOH活化所得活性炭有更高的亚甲基蓝值(928.3 mg·g^-1 vs 231.5 mg·g^-1)、碘值(2442.2 mg·g^-1 vs 946.6 mg·g^-1)、比表面积(2289 m²·g^-1 vs 1198 m²·g^-1)和孔体积(1.317 cm³·g^-1 vs 0.703 cm³·g^-1)。所得产品均达到国家一级品标准。用这种原料制备高性能活性炭不仅解决了废弃物资源化的问题,还开发出一种新的、廉价的制备高性能活性炭的原料和方法工艺。     

干法制备高中孔率生物质成型活性炭

以锯末为原料,氯化锌为活化剂,不添加黏结剂,采用干法混合后直接成型活化制备高中孔率生物质成型活性炭。为考察这种工艺的可行性,通过单因素实验,以亚甲基蓝吸附值为评价指标,考察了盐料比、活化温度、活化时间与成型密度对生物质成型活性炭吸附性能的影响,得出较优工艺条件为:盐料比1.0:1,活化温度950℃,活化时间为60min,成型密度为1.4g·cm^-3。在此工艺条件下制备得到的生物质成型活性炭,其亚甲基蓝吸附值为387mg·g^-1,BET比表面积为2104m²·g^-1,平均孔径为3.11nm,总孔容为1.63cm³·g^-1,中孔孔容为1.17cm³·g^-1,中孔率高达71.8%,初步证明了干法制备高中孔率生物质成型活性炭工艺的可行性。     

自活化PAN基多孔碳纤维的制备及其CO2吸附性能研究

以碳酸钾(K₂CO₃)为添加剂，通过湿法纺丝制备出具有自活化特性的聚丙烯腈(PAN)原丝，然后通过同步碳化与活化制得一种用于二氧化碳(CO₂)吸附的自活化PAN基多孔碳纤维，研究了K₂CO₃对自活化碳纤维的化学组成与孔结构的影响，探讨了在模拟烟气环境中自活化碳纤维的CO₂吸附性能。结果表明：随着K₂CO₃含量的增加，自活化碳纤维内部骨架逐渐表现出疏松多孔结构；自活化碳纤维具有高氮(N)含量，掺杂K₂CO₃质量分数为1%时纤维的N质量分数最高，达16.0%;自活化碳纤维的多孔结构及高N含量有利于对CO₂的吸附，掺杂K₂CO₃质量分数为3%的自活化碳纤维在40℃模拟烟气环境中的CO₂吸附量最高，达30.5 mg/g,表现出良好的CO₂吸附性能。     

H2SO4/ZnCl2复合活化微波法制备污泥活性炭研究

以城市剩余污泥为原料,H₂SO₄和ZnCl₂为复合活化剂,采用微波法制备污泥活性炭,研究微波活化温度、功率、辐照时间及固液比对污泥活性炭碘吸附值影响,并利用TG、BET、FTIR、SEM等对产物进行表征。结果表明：当固液比1∶1.5、微波功率2 000 W、活化温度600℃和辐照时间20 min时,污泥活性炭碘吸附值最高约为1 360 mg·g^-1。与干污泥相比,加活化剂干污泥的热解仍为3个阶段,但半焦生成焦炭阶段的失重有较大提高,污泥活性炭的比表面积约为331 m²·g^-1,表面可见大小不一且未被堵塞的孔洞,平均孔径约为13 nm,有相对较多的含氧官能团。     

制备活性炭负载K2CO3用于催化餐饮废油合成生物柴油

以K₂CO₃为催化剂,工业碱木质素(KL)为活性炭(AC)前体,在管式电阻炉中经一步共混活化(K₂CO₃/KL质量比为0.6、活化温度800℃、N₂流量100cm³/min、活化时间2h)制备K₂CO₃/AC固体碱催化剂,用于餐饮废油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的固体碱催化剂进行了X-射线衍射(XRD)、BET表面积及扫描电镜(SEM)表征。考察了反应温度、催化剂用量、反应时间、醇油摩尔比等因素对餐饮废油转化为生物柴油产率的影响。结果表明当反应时间2h、反应温度60℃、醇油摩尔比15:1、催化剂为原料油质量的3.0%时,生物柴油最大产率为87.5%。考查了催化剂的循环利用效果,结果表明催化剂能循环利用3次,第3次利用时生物柴油的产率仍达到80.7%。     

稻壳污泥活性炭的制备及其吸附性能测试

本文以稻壳污泥炭为原料,经过酸洗、除硅、活化、煅烧等一系列工艺制备了活性炭,利用亚甲基蓝溶液进行了活性炭吸附性测试,考察了工艺条件对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明,在422℃条件下,不经ZnCl₂溶液活化,煅烧3h制成的活性炭吸附值最高,为16.5mg·g^-1。利用XRD、BET、TG、SEM等表征手段对原料炭或活性炭进行了分析,结果表明,制备的活性炭属于介孔炭,其比表面积为26.05m²·g^-1,优于部分其他生物质活性炭。     

聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

槐木活性炭吸附Pb2+工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料，采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率，以吸附量为指标，采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb²⁺工艺。结果表明：3 cm×8 cm左右槐树枝段，在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭，再在650℃下恒温活化80 min，水蒸气流量为30 g·h^-1，制得槐木活性炭。其对Pb(NO₃)₂吸附的最佳工艺：吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^-1。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^-1,3个因素的显著性由大到小依次为：料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明：吸附量平均值为135.0 mg·g^-1，与预测值的相对误差为2.10%，实验值与模型预测值拟合性良好。     

K_2CO_3活化制备淀粉基碳分子筛

以可溶性淀粉为碳源、三嵌段共聚物F127为模板剂和K_2CO_3为活化剂,采用一步合成法制备系列淀粉基碳分子筛。通过扫描电子显微镜和N_2吸附-脱附分析淀粉基碳分子筛孔隙形貌和孔结构,采用热重-TG和傅里叶红外光谱表征原料和样品的物质结构官能团。结果表明,K_2CO_3浓度、F127添加比例、反应时间和反应温度影响淀粉基碳分子筛的孔隙结构。在炭化温度800℃、K_2CO_3浓度为0.50 mol·L~(-1)、F127与淀粉质量比=1∶3、反应温度50℃和反应时间12 h条件下制备的淀粉基碳分子筛,孔径集中于0.63 nm,比表面积为1 069.290 4 m~2·g~(-1),单点孔容0.667 901 cm~3·g~(-1)。     

Hydrogen production by catalytic gasification of cellulose in supercritical water

Cellulose, one of the important components of biomass, was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure. K₂CO₃ and Ca(OH)₂ were selected as the catalysts (or promoters). The temperature was kept between 450°C and 500°C while pressure was maintained at 24–26 MPa. The reaction time was 20 min. Experimental results showed that the two catalysts had good catalytic effect and optimum amounts were observed for each catalyst. When 0.2 g K₂CO₃ was added, the hydrogen yield could reach 9.456 molkg^-1 which was two times of the H₂ amount produced without catalyst. When 1.6 g Ca(OH)₂ was added, the H₂ yield was 8.265 molkg^-1 which is lower than that obtained using K₂CO₃ as catalyst but is still 1.7 times that achieved without catalyst. Comparing with the results obtained using K₂CO₃ or Ca(OH)₂ alone, the use of a combination of K₂CO₃ and Ca(OH)₂ could increase the H₂ yield by up to 2.5 times that without catalyst and 25% and 45% more than that obtained using K₂CO₃ and Ca(OH)₂ alone, respectively. It was found that methane was the dominant product at relatively low temperature. When the temperature was increased, the methane reacts with water and is converted to hydrogen and carbon dioxide.     

制备工艺对蔗糖基碳分子筛结构的影响

以蔗糖为碳源,F127为表面活性剂,采用K₂CO₃活化合成蔗糖碳前体,在氮气保护下炭化制备碳分子筛。通过SEM、FTIR和N₂-吸/脱附手段对碳分子筛样品进行表征,优化样品制备工艺过程。结果表明,在炭化温度为800℃下,活化剂K₂CO₃浓度为0.5mol/L,F127/蔗糖质比1：3,反应温度45℃,反应时间12h制备的碳分子筛表面孔结构显著,孔隙发达,比表面积高达1366.4423m²/g,孔容为0.865796cm³/g,孔径集中在0.64nm。     

CO2 absorption and regeneration of alkali metal-based solid sorbents

Potassium-based sorbents were prepared by impregnation with potassium carbonate on supports such as activated carbon (AC), TiO₂, Al₂O₃, MgO, SiO₂ and various zeolites. The CO₂ capture capacity and regeneration property were measured in the presence of H₂O in a fixed-bed reactor, during multiple cycles at various temperature conditions (CO₂ capture at 60 °C and regeneration at 130–400 °C). Sorbents such as K₂CO₃/AC, K₂CO₃/TiO₂, K₂CO₃/MgO, and K₂CO₃/Al₂O₃, which showed excellent CO₂ capture capacity, could be completely regenerated above 130, 130, 350, and 400 °C, respectively. The decrease in the CO₂ capture capacity of K₂CO₃/Al₂O₃ and K₂CO₃/MgO, after regeneration at temperatures of less than 200 °C, could be explained through the formation of KAl(CO₃)₂(OH)₂, K₂Mg(CO₃)₂, and K₂Mg(CO₃)₂·4(H₂O), which did not completely converted to the original K₂CO₃ phase. In the case of K₂CO₃/AC and K₂CO₃/TiO₂, a KHCO₃ crystal structure was formed during CO₂ absorption, unlike K₂CO₃/Al₂O₃ and K₂CO₃/MgO. This phase could be easily converted into the original phase during regeneration, even at a low temperature (130 °C). Therefore, the formation of the KHCO₃ crystal structure after CO₂ absorption is an important factor for regeneration, even at the low temperature. The nature of support plays an important role for CO₂ absorption and regeneration capacities. In particular, the K₂CO₃/TiO₂ sorbent showed excellent characteristics in CO₂ absorption and regeneration in that it satisfies the requirements of a large amount of CO₂ absorption (mg CO₂/g sorbent) and fast and complete regeneration at a low temperature condition (1 atm, 150 °C).     

高灰熔点煤的加压催化气化：K2CO3催化活性及钾回收特性

以高灰熔点煤和含钾催化剂的灰渣为研究对象,分别考察了加压固定床反应器中K₂CO₃催化半焦水蒸气气化的反应性和灰渣中钾催化剂的回收特性。实验结果表明煤中添加K₂CO₃能够促进碳的转化,随着K₂CO₃负载量和气化温度的增加,碳转化率增大,CH₄收率增加。在3.5 MPa和800℃下,K₂CO₃负载量为15%时,碳转化率达到96.1%,CH₄收率达到0.24 m³·（kg C）^-1。灰渣中钾催化剂的回收率随碳转化率的增加先升高后减小,这与催化剂在灰渣中的存在方式有关。通过优化水洗和消解条件,高碳转化率下灰渣中的钾催化剂的总回收率高达96.5%。     

Modification and sequential treatment of EU-1 zeolite in mild alkali and alkaline-acid conditions

EU-1 zeolites were sequentially treated with low-concentration sodium carbonate(Na_2CO_3) and hydrochloric acid(HCl) solutions.The obtained samples were characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),N_2 adsorption/desorption,temperature programmed desorption of NH_3(NH_3-TPD),solid state~(27)A1 nuclear magnetic resonance(~(27)A1 NMR),and the catalytic performances of the treated samples were tested in the xylene isomerization reaction.The results showed that the external surface area and mesoporous volume of the sample sequentially treated with 0.05 mol·L~(-1) Na_2CO_3 and 0.1 mol·L~(-1) HCl solutions reached73.9 m~2·g~(-1) and 0.162 cm~3·g~(-1),respectively.The catalytic performances of EU-1 zeolites were significantly improved,that the activity of the probe reaction increased from 23.03%to 23.61%and the selectivity increased from85.09%to 87.14%compared with those of parent sample.Furthermore,it was found that only amorphous silica and alumina species was dissolved during the post-treatment process,but the framework structure and the acidic properties of EU-1 zeolite remained intact.     

W2C/AC催化快速热解松木磨木木质素

以活性炭（AC）为载体制备了不同钨负载量的W₂C/AC催化剂,将其和松木磨木木质素（MWL）机械混合后进行Py-GC/MS（快速热解-气相色谱/质谱联用）实验,考察了钨负载量、催化剂/MWL比例对产物分布的影响,并通过外标法对主要产物（芳烃类和酚类）的真实产率进行了定量分析。结果表明,W₂C/AC催化剂可有效促进木质素的热解解聚生成单酚类产物,并对酚类产物具有脱羰基、脱甲氧基、脱羟基以及加氢的效果,从而促进稳定的酚类产物（不含羰基、甲氧基和不饱和碳碳双键）和芳烃类产物的生成。在4种W₂C/AC催化剂中,10%-W₂C/AC的催化效果最佳,在催化剂/MWL比例为5时热解产物总产率达到最大值,此时芳烃类和酚类产物的总产率由无催化剂时的21.2 mg·g^-1和151.0 mg·g^-1增加至102.1 mg·g^-1和191.1 mg·g^-1。     

活性炭改性对催化剂脱砷性能的影响

以K₂CO₃对活性炭进行化学改性,考察K₂CO₃加入量对活性炭比表面积、孔容及孔径等物化性质的影响。随K₂CO₃与活性炭质量比（碱炭比）的增大,活性炭的比表面积呈现先增加后减小的趋势。当碱炭比为6∶1时,活性炭比表面积由初始的653.3m²/g上升至1333.6m²/g。以小分子砷化物三乙胂和大分子砷化物三苯基胂为模型化合物,配制高砷催化裂化汽油,测定催化剂的砷容和脱砷效率。实验结果表明,改性后的催化剂具有丰富的中孔-大孔多级孔结构,表现出更加优异的脱砷性能：微孔保证催化剂具有大的比表面积,使得活性组分能够高效分散;中孔-大孔有利于液态石油烃介质的扩散,从而增大砷化物与活性相的作用,提高催化剂脱砷效率。     

稻壳炭基二氧化硅的提取及表征

以气化副产物稻壳炭为原料,以K₂CO₃作为提取剂制取SiO₂产品,考察了提取工艺和陈化工艺对产品得率的影响。得到最优工艺：K₂CO₃质量分数为20%,浸渍比为3.0,煮溶时间为3.5 h,陈化温度为3℃,陈化时间为3 h。最优工艺下制备的SiO₂得率为25.89%,酸处理后纯度为97.02%。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDX）、X射线衍射仪（XRD）等对产品的性能进行了表征。