给水处理用活性炭的吸附性能指标

由于工业给水处理及饮用水处理大量使用天然水作水源,水中有机物的危害显得十分严重,目前多采用活性炭吸附处理去除水中有机物,这就要选择对水中有机物吸附容量高的活性炭。该文介绍给水处理用活性炭吸附性能指标的研究过程、当前的各种技术观点以及最新研究进展,包括国标提出的水处理用活性炭吸附性能指标（碘值和亚甲兰吸附值）,以及用天然水中四种天然有机物（腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁）作吸附质来评价活性炭吸附性能,也研究了焦糖脱色率指标。焦糖脱色率指标可以用来很好地表征给水处理用滑『生炭吸附性能,而且具有指标直观、试验方法简单、便于推广应用等特点。     

给水处理中活性炭吸附性能筛选的新指标——焦糖脱色率研究

对给水处理中活性炭吸附水中有机物的性能筛选指标进行研究,由于测定活性炭焦糖脱色率时所用焦糖的分子质量分布与天然水中有机物的分子质量分布相似,故提出用焦糖脱色率评价给水处理用活性炭的吸附性能.经试验证实,以焦糖脱色率评价活性炭吸附性能的试验结果与DL/T 582-2004(以腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁进行评价)的结果相同.建议用于给水处理的活性炭焦糖脱色率＞50％.     

活性炭种类对十二烷基硫酸钠吸附容量的影响

利用亚甲蓝分光光度分析法测定典型市售煤基和木质活性炭对溶液中十二烷基硫酸钠(SDS)的液相吸附等温线,确定活性炭对SDS的吸附容量;采用气体吸附仪表征活性炭的孔结构和比表面积,检测了活性炭样品的碘值及亚甲蓝值;最后关联活性炭吸附性能指标、比表面积与SDS吸附容量之间的关系.结果表明:以长焰煤、无烟煤、褐煤及椰壳为原料制...     

添加剂及原料煤对煤基磁性活性炭性能的影响

采用不同磁性添加剂及不同煤化程度的原料煤制备煤基磁性活性炭;分析测定了不同活性炭的孔隙结构、磁性能、碘值和亚甲蓝值,表明Fe3O4可大幅提高其碘值和亚甲蓝值,对磁性能的影响仅次于铁粉;在相同工艺条件下,内蒙保日褐煤所制活性炭的碘值、亚甲蓝值和中孔、微孔孔容及磁性能、吸附性能均优于其它原料煤制备的磁性活性炭。     

胶粘剂及其用量对活性炭胶炭混合物液相吸附性能的影响

胶粘剂与粉状活性炭按不同的胶炭比混合、干燥、研磨得粉状胶炭混合物。测定了碘吸附值、亚甲基蓝脱色力和焦糖脱色力3种液相吸附力,讨论了原料活性炭、胶粘剂的种类和用量对活性炭成型物液相吸附能力的影响。结果表明胶接过程中,原料活性炭液相吸附力的劣化按碘吸附值、亚甲基蓝脱色力、焦糖脱色力的顺序而变得越来越严重,并随所使用胶粘剂分子质量的减小和用量的增加而加剧;原料活性炭的碘吸附值的损失率一般不超过10%,而焦糖脱色力的损失率几乎都达到了100%。用本方法制备的活性炭成型物的液相吸附特征是:适于吸附碘之类的小分子,具有在一定范围内可调整的较低的亚甲基蓝脱色力,而对焦糖色素之类的液相大分子的吸附力几乎为零。     

含碳添加剂对大同烟煤压块活性炭性能的影响

采用焦煤、1 /3焦煤、硬质煤沥青和木炭 4种含碳添加剂 ,考察了它们对大同煤质压块成型活性炭性能的影响程度 .研究表明 :添加硬质沥青能提高活性炭的中孔率、强度、水容量、焦糖脱色率、四氯化碳吸附率和亚甲兰值 ,而对碘值几乎无影响 ;添加焦煤能使活性炭的微孔容积、中孔容积和 BET表面积同时提高 ,且显著增加试样的焦糖脱色率 ;添加 1 /3焦煤可提高活性炭的微孔容积、总孔容积和 BET表面积 ,但中孔容积会降低 ;添加木炭除使试样强度明显降低外 ,其他性能均大幅提高 .     

胶粘剂及其用量对活性炭胶炭混合物液相吸附性能的影响

胶粘剂与粉状活性炭按不同的胶炭比混合、干燥、研磨得粉状胶炭混合物。测定了碘吸附值、亚甲基蓝脱色力和焦糖脱色力3种液相吸附力，讨论了原料活性炭、胶粘剂的种类和用量对活性炭成型物液相吸附能力的影响。结果表明胶接过程中，原料活性炭液相吸附力的劣化按碘吸附值、亚甲基蓝脱色力、焦糖脱色力的顺序而变得越来越严重，并随所使用胶粘剂分子质量的减小和用量的增加而加剧；原料活性炭的碘吸附值的损失率一般不超过10％，而焦糖脱色力的损失率几乎都达到了100％。用本方法制备的活性炭成型物的液相吸附特征是：适于吸附碘之类的小分子，具有在一定范围内可调整的较低的亚甲基蓝脱色力，而对焦糖色素之类的液相大分子的吸附力几乎为零。     

添加剂作用下配煤法制备活性炭的试验研究

以太西煤和大同煤为原料，在配煤的基础上，通过添加镁盐M与硝酸盐N制得了微孔与中孔均较发达的活性炭。试验结果表明，大同烟煤配比较高时，有利于在低烧失率下制备高碘值、高亚甲蓝值的活性炭；添加剂M和N促进了3～4nm的中孔发育。     

活性炭的硝酸改性工艺研究

研究了木质颗粒活性炭的硝酸改性工艺,以焦糖脱色率、亚甲基蓝吸附值和苯酚吸附值为指标,优化最佳改性工艺条件。结果表明,在以150 mL硝酸溶液改性10 g活性炭条件下,对于焦糖脱色率的最佳改性条件为:HNO3浓度1 mol/L,改性温度30℃,改性时间1 h;在此条件下,活性炭的焦糖脱色率和亚甲基蓝吸附值分别提高了400%和31.94%;在HNO3浓度为5 mol/L,改性温度为90℃,改性时间为2 h的改性条件下,改性活性炭的苯酚吸附值提高了46.99%。     

磷酸法水稻秆活性炭的制备

以水稻秆为原料,采用磷酸活化法制备活性炭。研究了浸渍比、活化温度对活性炭样品吸附性能的影响,并对其微结构进行N₂吸附等温线、热重-微商热重法(TG-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)等表征。结果表明:水稻秆适合作为磷酸法活性炭的原料,吸附性能达到市售脱色活性炭的指标要求。在浸渍比为3∶1、活化温度 450 ℃、活化时间 60 min 的条件下,制得活性炭的亚甲基蓝吸附值 215 mg/g,碘吸附值 855 mg/g,A法焦糖脱色率 110 %,BET比表面积 967.72 m²/g,总孔容积 1.23 cm³/g,中孔率 84.6 %,平均孔径 4.6 nm。     

磷酸中添加剂对核桃壳活性炭性能的影响

采用磷酸活化法制备核桃壳颗粒活性炭,研究了在磷酸浸渍液中加入不同种类和含量添加剂对活性炭性能的影响。以亚甲基蓝和碘吸附值表征活性炭的吸附性能,并对活性炭的孔结构参数、机械强度和微晶结构进行了测试分析。结果表明：在磷酸中分别添加柠檬酸、柠檬酸钠、硼酸和糖精浸渍处理核桃壳原料,所得活性炭的亚甲基蓝吸附值都得到提高,而碘吸附值降低,说明添加剂促使活性炭中的微孔扩大为中孔。其中,添加0.5%的柠檬酸钠得到最佳的亚甲基蓝和碘吸附值,分别达到236.5和744.1 mg/g。此外,磷酸中添加1%硼酸后得到的活性炭结构中含坚固的炭微晶,起到了增强孔结构的作用,机械强度为85.8%;而添加1%糖精得到的活性炭中的炭微晶几乎全部发生了石墨化转变,生成质软的石墨,使强度下降,机械强度仅为80.1%;添加0.5%柠檬酸钠的活性炭由于发达的孔隙结构且没有炭微晶的加固而强度较低(82.5%)。     

水蒸气催化活化半焦制活性炭和氢气的研究

以神府半焦为原料,通过水蒸气催化活化法制备了活性炭和氢气。考察了不同金属氧化物对活性炭吸附性能、活化过程中氢气产量的影响。结果表明,氧化物对活性炭吸附性能以及氢气产量影响很大。当氧化铁和氧化钙共同催化时,所制得的活性炭性能较好,氢气产量较大;活性炭碘吸附值为678 mg/g,亚甲基蓝值为55 mg/g,BET比表面积为775 m2/g,总孔容达0.414 8 cm3/g,平均孔径为3.902 nm,活化阶段氢气的产量为535 mmol/g半焦,约占活化过程释放气体总量的73.90%。     

油茶壳残渣制备活性炭的工艺

以油茶壳醇浸取后残渣为原料,以磷酸活化法制备活性炭,考察了浸渍比、磷酸质量分数和活化温度等对活性炭吸附性能及其得率的影响;活性炭的吸附性能由碘吸附值、亚甲基蓝吸附值表征。结果表明,在酸/炭浸渍比为3:1、磷酸质量分数70%、活化温度500℃时,活性炭的吸附性能最佳,其碘、亚甲基蓝吸附值和得率分别为1043.29mg/g、148.5mg/g和38.77%。采用物理吸附仪在77K下测定其N₂吸附脱附等温线,利用BET法和BJH法计算比表面积和孔径分布,其比表面积为1626.45m²/g,平均孔径为4.7nm,总孔容为1.94cm³/g。同时采用FTIR和XRD分析了活性炭的表面官能团和微观结构。     

水蒸汽活化工艺对石油焦基活性炭性能的影响

石油焦是易石墨化炭，孔隙率低，因此用水蒸汽法直接活化，吸附性能很差，其碘吸附值小于350mg/g。通过成型法得到了合格的活性炭，并考察了烧失率、活化温度、活化时间、水流量、水炭比等对活性炭吸附性能的影响，以独山子石油焦为原料制得活性炭的碘吸附值与亚甲蓝吸附值分别达871.58，100.67mg/g。     

机械力预处理磷酸法与传统磷酸法制备活性炭

以速生材红麻秆芯为原料,磷酸为活化剂,采用传统磷酸活化法和机械力预处理磷酸活化法制备红麻秆基活性炭。考察了不同活化时间下2种制备方法对红麻秆基活性炭得率和吸附性能的影响,并借助比表面积分析仪、红外光谱仪表征了活性炭的孔结构及表面官能团特征。结果表明：相比于传统磷酸活化法,机械力作用能使磷酸渗入到原料里层,提高活化效率,使活性炭具有更高的得率、吸附性能、BET比表面积和孔容。在活化时间90 min下,机械力预处理磷酸活化法制得的活性炭得率为50.24%,碘吸附值为1 024 mg/g,亚甲基蓝吸附值为275 mg/g,BET比表面积为1 625.42 m²/g,总孔容为0.762 cm³/g。由孔径分析可知,2种方法制备的活性炭均以微孔为主,并含有一定数量的中孔。由红外光谱分析可知,机械力预处理不会破坏炭化物的基本结构,2种方法制备的活性炭表面均含有—OH、C—O和C＝O等含氧官能团。     

磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明：玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400 ℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g,总孔容积为0.745 cm³/g,微孔孔容为0.287 cm³/g,中孔孔容为0.354 cm³/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示：在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。     

热解活化法制备高吸附性能椰壳活性炭

以椰壳为原料,采用高温直接热解活化法制备高吸附性能活性炭。研究了活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明,活化温度为 900 ℃,热解活化时间为 8 h,升温速率为 10 ℃/min,制得碘吸附值为 1 628.54 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 375 mg/g 的高吸附性能椰壳活性炭,得率为 9.41 %。氮气吸附实验结果表明,该活性炭比表面积 1 723 m²/g、总孔容积 0.87 cm³/g、微孔容积 0.68 cm³/g、中孔容积0.18 cm³/g、平均孔径 2.03 nm。热解活化制备的椰壳活性炭样品性能优于市售水蒸气法椰壳净水活性炭国家标准。