活性炭孔径分布与CO_2吸附量关系的研究

以太西无烟煤为原料,KCl作为添加剂,通过混合、成型、炭化、活化过程制备活性炭.用CO2吸附量、碘值、堆积重、比表面积和孔径分布等对样品进行表征.研究表明,活性炭的CO2吸附量与其碘值、比表面积和总孔容等指标无明显的线性关系.进一步研究发现,活性炭的CO2吸附量与孔径分布有很大的相关性.借助Excel软件对活性炭各个孔径区间孔容与CO2吸附量进行线性回归,寻找最优孔径区间,分析各孔径区间对CO2吸附量的影响.结果表明,CO2吸附量与0.61nm~0.79nm之间的孔容有明显的相关性,扩大该孔径范围的孔容是提高活性炭CO2吸附量的关键.     

酸改性活性炭对甲苯、甲醇的吸附性能

分别用1 mol·L^-1硝酸、1 mol·L^-1盐酸、1 mol·L^-1硫酸对商业活性炭进行浸渍改性。采用比表面积及孔径分析仪、Boehm滴定、傅里叶转换红外光谱(FTIR)对活性炭的物化性质进行表征。以甲苯、甲醇为吸附质,在283 K下进行了固定床吸附实验。研究表明:酸改性能去除表面碱性基团,显著增加表面酸性含氧官能团的含量;酸改性活性炭的吸附量与其比表面积、总孔容、微孔孔容、表面总酸性官能团呈现出良好的线性关系;Langmuir方程比Freundlich方程更加适合描述甲苯、甲醇在活性炭上的吸附;甲醇在活性炭上为物理吸附,甲苯在活性炭上以物理吸附为主,与表面官能团之间的化学键作用能增强甲苯吸附量;甲苯、甲醇在活性炭上的微孔有效扩散系数的大小顺序为:AC-N>AC-1>AC-S>AC-C;并且甲醇的微孔有效扩散系数大于甲苯。     

活性炭纤维对有机废水的吸附研究

以碱性木质素为原料通过静电纺丝法制备得到活性炭纤维。采用比表面积及孔径分析仪对活性炭纤维进行表征分析,同时以该活性炭纤维为吸附剂对甲苯、甲醇和丙酮3种有机废水进行吸附法净化处理,结果表明该活性炭纤维的比表面积达到807.77 m~2/g,孔容为0.484 cm~3/g,中值孔径为2.11 nm;活性炭纤维对3种有机废水具有一定的吸附净化效果,3种有机物中甲苯的吸附最快,吸附量最大;对甲苯、甲醇和丙酮的最大吸附量分别是229.12、156.68和103.34 mg/g。3种有机废水的吸附动力学分析结果表明:活性炭纤维对甲苯、甲醇和丙酮的吸附数据分别与准二阶模型、Werber-Morris模型和准一阶模型具有较好的拟合相关性。     

活性炭孔结构对甲苯及丙酮吸附性能的影响

采制3种活性炭样品进行甲苯、丙酮吸附实验,以重量法计算活性炭对甲苯、丙酮气体的饱和吸附率,并将活性炭物性参数与其关联。结果表明,活性炭物性与其对有机物的吸附性能密切相关,活性炭碘吸附值、总比表面积与甲苯吸附率成明显的负相关,较高中孔与总孔比(V_(mes)/V_t)会促进对甲苯的有效吸附;微孔比表面积和孔容积越大,活性炭对丙酮的吸附效果越好。此外,线性回归分析的结果表明,活性炭中孔径小于1.4 nm的微孔及合理的孔径分布对甲苯的吸附起主要作用,孔径1.67～2.22 nm是吸附丙酮的有效孔径。     

石油焦基高比表面积活性炭电吸附脱盐性能的研究

采用石油焦为原料,以KOH为活化剂,制得高比表面积活性炭,比表面和孔容远高于常规活性炭,孔径分布和常规活性炭相似.以高比表面积活性炭作为电吸附电极,考察其在NaCl溶液中的电吸附性能,并对话性炭电极电吸附的影响因素进行研究.结果表明,活性炭电极的电吸附性能主要受比表面积和孔容的影响,高比表面积和大孔容的活性炭单位电吸附...     

热改性活性炭吸附有机气体的性能

根据热重分析结果,确定了活性炭热改性的温度条件;采用Boehm滴定、傅式转换红外光谱仪（FTIR）、比表面积分析仪对活性炭表面物化性质进行了测试;以甲苯、丙酮、二氯乙烷、甲醇为吸附质,在283K下进行了固定床吸附实验,探讨了改性前后活性炭表面结构变化与吸附量之间的关系,同时计算了相应的动力学参数和吸附能。实验结果表明,热改性可以改善活性炭的孔径分布和改变表面官能团的分布,吸附量与有效孔容呈明显的线性关系;一阶动力学方程和二阶动力学方程均可描述四种吸附质在活性炭上的吸附过程;孔内扩散模型表明改性活性炭对有机气体的吸附速率均大于未改性活性炭;四种吸附质在活性炭上的吸附能均小于20kJ?mol-1,表明活性炭对四种有机气体以物理吸附为主。     

褐煤添加催化剂流化床法生产颗粒活性炭的研究

本文以我国的某种褐煤为原料,添加碳酸钾、硫酸铁和碳酸钾混合物的两种催化剂,采用先慢速碳化后高温水蒸气流化活化的工艺进行了生产颗粒活性炭的研究。讨论了碳化(活化)温度、活化时间以及催化剂添加量对所得活性炭比表面积和吸附性能的影响;并对所得活性炭的吸附等温线及孔径分布进行了测试。研究结果表明,褐煤添加催化剂采用流化床工艺是生产性能优良颗粒活性炭的一条途径,所得活性炭其比表面积达1600m~2·g~(-1),碘值1320mg·g~(-1),苯静态吸附量483mg·g~(-1),酚吸附量100mg·g~(-1),孔容0.75cm~3·g~(-1)可同商品活性炭相媲美。     

改性活性炭对含汞废气吸附机理及性能研究

汞具有高挥发性,含汞废物处理过程中产生的气态汞如未及时处理,会对人体健康及周边环境存在极大风险.为分析改性活性炭对含汞废气吸附机理及性能,采购4种市售载硫量的活性炭样品进行相关参数表征,并通过气体吸附实验装置进行汞的吸附实验.结果表明:市售载硫活性炭基本参数差距较大,4种活性炭中硫质量分数最高为11.46％,最低为0.13％;比表面积最大为1014.37 m2·g-1,最小为435.81 m2·g-1;4种活性炭之间的平均孔径大小无明显差异;活性炭中硫质量分数及比表面积影响汞的吸附饱和速度,高比表面积及高硫质量分数的活性炭对汞的吸附效率最高;高硫质量分数活性炭对汞的吸附主要为表面微孔吸附,颗粒内扩散作用微弱.低硫质量分数活性炭先对汞表面微孔吸附,表面活性位被逐渐覆盖后进行孔道内扩散.因此,在工程活性炭选用过程中,应结合经济成本,选用高比表面积及高硫质量分数的活性炭.     

球形活性炭的制备及其对低浓度丙酮的吸附

以苯乙烯、二乙烯基苯为原料,采用悬浮聚合法制备了凝胶型聚苯乙烯树脂球,经磺化、炭化、水蒸气活化,得到聚苯乙烯基球形活性炭(PACSs)。通过氮气吸附、二氧化碳吸附对球形活性炭的孔结构进行表征,采用固定床吸附探究其对低浓度丙酮的吸附性能。结果表明,球形活性炭的孔结构可以通过控制活化时间来调控,其比表面积和总孔容均随着活化时间的延长而增加,其中比表面积在789~2 022 m~2/g内可调,而微孔孔容所占比例(V_(micro)/V_t)和比表面积所占比例(S_(micro)/S_(BET))则随活化时间的延长先升高后降低。活化时间为1 h时,球形活性炭对丙酮具有最大吸附量。同时,孔径在0.4~0.5 nm的超微孔孔容是低浓度丙酮气体饱和吸附量的决定因素。     

载体对CuCl2-La（NO3）3／AC吸附分离乙烯／乙烷的影响

考察了不同种类的活性炭载体对CuCl2-La（NO3）3/AC吸附剂吸附乙烯性能的影响。通过XRD表征表明,CuCl在4种活性炭上均呈高度分散状态。对吸附剂的比表面、总孔容、微孔孔容和平均孔径测试结果表明,活性炭的平均孔径和微孔孔容大小决定乙烯的吸附量和乙烯／乙烷分离因数大小。活性炭的平均孔径越小,微孔孔容越大,对乙烯的吸附量越大,乙烯,乙烷分离因数越大。以上海椰壳炭为载体的吸附剂因为具有最小的平均孔径和最大的微孔孔容,因此,对乙烯的吸附效果最好。     

酸、碱改性活性炭对甲醇、甲苯吸附性能

分别采用硝酸和氢氧化钠对活性炭进行改性,利用比表面积及孔径分析仪（BET）、扫描电镜（SEM）、Boehm滴定法对活性炭物化性质进行表征,测试改性活性炭对甲醇、甲苯吸附性能。结果表明,经过酸、碱改性后的活性炭比表面积、总孔容、微孔孔容均有所增大。酸改性表面酸性基团增加,碱改性后活性炭酸性基团减少。酸改性后的活性炭对甲醇、甲苯吸附能力有所下降,后经碱改性的活性炭吸附能力均有不同程度的提高。单组分吸附实验时,甲醇穿透曲线斜率要大于甲苯,穿透时间早于甲苯。在多组分吸附过程中会出现甲苯取代甲醇的吸附现象,使得已经被吸附的甲醇发生脱附,此时甲醇的出口浓度大于进口浓度,形成峰值效应。     

三种VOCs物性对其在活性炭上吸附行为的影响

为了探讨VOC物性对活性炭吸附行为的影响,对活性炭表面物化性质进行了表征.并以甲苯、丙酮、二甲苯为吸附质,在同等实验条件下进行了固定床吸附实验.实验结果显示活性炭对3种VOCs的吸附量为二甲苯＞甲苯＞丙酮.将实验结果与VOC物性进行关联分析,结果表明:活性炭对有机气体的吸附量随着吸附质的分子量、分子动力学直径、沸点、密...     

基于分子动力学模拟的羟基改性调控活性炭对甲苯吸附性能的作用机理研究

本工作通过在六苯并苯分子边缘植入羟基构建不同羟基含量的改性活性炭,采用分子动力学和巨正则蒙特卡罗模拟研究了改性活性炭模型的物理性质、局部电荷和孔径分布,进一步分析了甲苯分子在改性活性炭中的动力学特性和吸附机理。结果表明,引入羟基可加强活性炭对甲苯的吸附能力。在较高相对压强下,羟基含量为39.4%是活性炭改性的最佳浓度,超过此浓度后甲苯的吸附量下降。改性活性炭羟基中强电负性的氧原子与甲苯甲基中的氢原子配合成Lewis酸碱对,形成稳定的吸附结构,进而增强活性炭对甲苯的吸附能力。在较低相对压强下,影响吸附量的主要因素为孔隙率和孔径大小;羟基含量为20.8%和31.4%的改性活性炭内多为微孔且结构较为紧密,使得其吸附甲苯效果较好。羟基改性使得甲苯分子在活性炭内的自扩散系数降低,且在含39.4%羟基的活性炭中扩散系数最低,这是由于甲苯分子与改性活性炭之间的非键相互作用阻碍了甲苯分子的运动。此外通过变温吸附研究发现,由于活性炭吸附甲苯过程具有放热性质,温度升高不利于甲苯的吸附。     

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1250mg/g。20次吸脱附循环再生后,吸附量仍保持在900mg/g。     

不同孔径活性炭吸附挥发性有机物的分子模拟

借助Materials Studio软件建立了0.902nm、1.997nm、3.000nm、4.000nm孔径的活性炭狭缝孔模型,采用巨正则蒙特卡洛模拟（Grand Canonical Monte Carlo）的模拟方法计算了其对挥发性有机物（VOCs,如异己烷、苯、甲苯、丙酮和甲醇）的吸附数据,考察了活性炭孔径的变化对VOCs吸附性能的影响,并对实际应用进行指导。模拟结果显示：活性炭对VOCs的吸附受孔径和吸附能的共同影响,在293.15K、各物质饱和蒸气压p₀下,随着孔径的增大,吸附质吸附剂之间的亲和力呈下降趋势。活性炭孔径由0.902nm增加到4.000nm对异己烷、苯、甲苯的饱和吸附量逐渐增大,而4.000nm孔径活性炭对丙酮饱和吸附量小于3.000nm孔径活性炭,3.000nm、4.000nm孔径活性炭对甲醇饱和吸附量小于1.997nm孔径活性炭。在工业废气VOCs吸附回收中选择0.902～1.997nm孔径活性炭能够达到最佳效果。     

铜锰负载型石化企业剩余活性污泥基活性炭制备及吸附甲苯性能

以石化企业剩余活性污泥为碳源、4mol/L ZnCl₂溶液为活性剂、草酸铜和草酸锰为改性剂,采用固相共混一步煅烧技术制备了不同配比的铜锰负载型污泥基活性炭（SAC-CuMn）,并将其用于甲苯气体的吸附研究。考察了不同配比SAC-CuMn样品的吸附性能,探究了铜锰的最优配比方案。当草酸铜和草酸锰质量配比为4∶1时,制备的SAC-CuMn样品产率为52%、比表面积617.77m2/g、总孔容0.61cm3/g、粒度0.5mm,吸附性能最好。同时,利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）、Mapping和X射线光电子能谱分析（XPS）等手段对SAC-CuMn样品进行了表征分析和对比研究,并探究了SAC-CuMn样品吸附甲苯的微观机理。实验结果表明,铜锰均匀地负载在固相共混法制备的SAC-CuMn材料结构中,当吸附甲苯时,物理吸附和Cu(Ⅰ)络合吸附作用同时进行,可以有效提升污泥基活性炭的甲苯吸附性能,最优SAC-CuMn样品对甲苯的吸附量可达459.09mg/g,动态吸附穿透时间超过500min。     

甲苯分子在铝基金属-有机骨架材料上的吸附特性

应用巨正则系综蒙特卡罗模拟（GCMC）方法研究了298K下甲苯在4种铝基金属-有机骨架材料（Al-MOF）上的吸附特征。通过对比模拟与实验结果,发现Dreiding力场能够较好地描述甲苯在Al-MOF上的吸附行为。由于4种Al-MOF材料均具有丰富的微孔结构,使得其甲苯吸附量（取1.5kPa时吸附量值比较）均高于传统吸附剂的吸附量（一般小于400mg/g）,分别为1375mg/g （MIL-101）、866mg/g（CYCU-3）、807mg/g（MOF-519）、504mg/g（CAU-3-BDC）。通过Snapshot图和密度分布曲线分析了甲苯在Al-MOF中的吸附位,结果表明,在低压（低负载量）时,甲苯优先吸附在骨架中的小孔道内,随压力（负载量）的增大,甲苯分子逐渐填充到大孔道。此外,甲苯与有机配体的相互作用强于与金属簇的相互作用,说明有机配体处为优先吸附位。将298K、1.5kPa条件下甲苯吸附量与MOF的物理性质相关联,结果发现甲苯吸附量的大小与吸附剂的比表面积、孔容积成线性正相关,而与骨架密度成反比关系。