微波加热CO2活化法制备生物质活性炭及其脱硫性能研究

以富含含氮官能团的大豆秸秆为原料前体,结合微波加热的特殊优势,将微波加热技术应用于大豆秸秆热解和活化工艺。以热解固体产物为活化原料,以CO₂为活化剂进行活性炭制备研究,以期制备出高脱硫性能的生物质活性炭。首先通过正交实验设计及极差分析得出最优活化水平,再通过单因素实验法考察微波功率、CO₂流量和活化时间对活性炭产率、孔隙结构以及脱硫性能的影响。对比分析选出最佳活化条件为微波功率900 W,CO₂流量0.10 L/min,活化时间20 min。在此条件下活性炭产率为76.3%（质量）,SO₂饱和吸附容量为112.56 mg/g,比表面积为466.28 m²/g。相比热解炭,活性炭的比表面积更大,孔隙更加丰富,脱硫性能显著提高。     

氯化锌-水蒸气协同活化玉米芯制活性炭的研究

以宁夏农业废弃物玉米芯为原料，制备对亚甲基蓝(MB)吸附性能最优条件下的氯化锌活性炭(ZnAC)，并在此条件基础上利用氯化锌-水蒸气来协同活化制备不同活化温度下的活性炭(ZnHAC)。利用BET、XRD、FT-IR和SEM分析ZnAC和ZnHAC的结构和表面特性，阐释活化机理。结果表明：ZnCl₂单独活化玉米芯的最佳条件为活化温度为500℃、活化时间为1 h、锌料质量比为1.5∶1；所制活性炭的比表面积为2 299.75 m²/g，累积总孔容为1.28 cm³/g，对MB吸附量为531.56 mg/g；此活性炭介孔率高达95%以上，且随着温度的升高，介孔率都有所增加，说明提高温度有利于介孔的形成。相对于ZnAC_T-1.5-1，通入水蒸气之后ZnHAC_T-1.5-1的比表面积和孔容都有明显增大，其中ZnHAC_800-1.5-1的比表面积比ZnAC_800-1.5-1增加了349 m²/g，而介孔孔容、总孔容及孔径近乎...     

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。     

利用煤焦油中酚类物质St?ber法制备碳纳米球用于CO2吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染，开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用St?ber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO₂吸附剂，通过扫描电子显微镜、N₂吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO₂吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时，产物具有最优异的比表面积和CO₂吸附性能。C₁-R₁-RT-200吸附剂的比表面积达到787m²/g,CO₂最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%～76%时，产物的CO₂吸附性能较好，优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO₂吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型，说明多孔碳纳米球对CO₂的...     

复合活化剂制备稻壳活性炭影响因素及特性

以稻壳为原料,ZnCl₂-CuCl₂为复合活化剂,制备稻壳活性炭,并以BET比表面积和吸附性能为指标,通过正交试验对制备的工艺条件进行优化,并对制得的稻壳活性炭采用氮气吸附等温线、X射线衍射仪(XRD)表征。结果表明,稻壳可以被制得大比表面积活性炭。影响活性炭比表面积和吸附性能最重要的因素是氯化锌浓度和活化温度,最佳制备工艺条件是氯化锌浓度5 mol/L,氯化铜浓度 0.4 mol/L,活化温度500 ℃,活化时间2 h。该条件下制得的稻壳活性炭比表面积为1 924 m²/g,碘吸附值为1 041 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 188 mg/g。     

TEPA负载复合氧化活性炭吸附烟气中的CO2性能

以商业煤基活性炭为原料,经低浓度氧气焙烧、H₂O₂氧化改性,并以四乙烯五胺（TEPA）浸渍,得到胺负载复合氧化活性炭,用于模拟烟道气[(15%(体积)CO₂+85%(体积)N₂）+10%(体积)H₂O]中CO₂吸附。低浓度氧气焙烧后,活性炭的最大比表面积和孔体积分别为1421.82 m²/g、0.83 cm³/g。经复合氧化改性后,活性炭的介孔体积增大,表面含氧官能团增加,使得TEPA负载复合氧化活性炭的CO₂吸附性能提高。焙烧时间为4 h,H₂O₂氧化、负载40%TEPA的样品COAC-4-40TEPA,在60℃时CO₂饱和吸附量最高为2.45 mmol/g,是TEPA负载未改性活性炭AC-40TEPA的2.02倍。经过十次吸附循环后,COAC-4-40TEPA的 CO₂饱和吸附量可维持在92.24%,而TEPA的浸出量仅有0.67%。失活模型研究表明,COAC-4-40TEPA的初始吸附速率常数是AC-40TEPA的1.64倍,且失活速率常数低于AC-40TEPA。     

蒲草叶基活性炭的制备及性能研究

以蒲草叶（CL）为原料、CO₂为活化剂,采用两步法制备蒲草叶基活性炭（CL-AC）。利用SEM和BET对CL-AC的结构和形貌进行表征。结果表明CL-AC具有发达的孔隙结构。活化温度800℃、活化时间20 min条件下制得的活性炭样品（CL-AC3）的比表面积最高,达到570.03 m²/g。5 000次循环后,CL-AC3的电容保持率为90.56%。当电流密度为0.5 A/g时,比电容达到111 F/g。采用单因素试验对CL-AC3吸附亚甲基蓝的条件进行优化,结果表明,较优吸附条件为吸附剂投加量12.5 mg、溶液初始质量浓度50 mg/L、温度303.15 K、吸附时间300 min,该条件下吸附量达到199.22 mg/g。亚甲基蓝在CAC上的吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线,吸附过程是自发吸热。     

木屑制备高孔隙成型活性炭及Doehlert设计法优化

以木屑为原料,不添加任何黏结剂,使用H₃PO₄作为活化剂,制备高孔隙的成型活性炭。利用N₂吸附-脱附、XRD及万能试验机,考察了不同活化时间（1~3 h）、活化温度（500~700 ℃）对成型活性炭性能的影响。结果表明：制备的成型活性炭具有较高的比表面积、孔隙率、得率、表观密度、耐压强度和总孔容积。在活化温度为600 ℃,活化时间为1 h的条件下,其比表面积达1 022.6 m²/g,得率为32.2 %,表观密度为0.62 g/cm³,耐压强度为5.23 MPa,总孔容积为0.49 cm³/g,微孔比例达到91.8 %。通过Doehlert设计法对反应条件进行优化,结果表明优化的制备条件为活化温度590 ℃,活化时间2.1 h,此时成型活性炭得率、耐压强度和表观密度分别为31.8 %、5.54 MPa、0.87 g/cm³。理论值和实验值存在很好的一致性,表明该理论模型是可靠的。     

煤液化沥青基活性炭的制备及其对间二甲苯吸附性能的研究

以煤液化沥青为原材料,通过炭化、KOH活化的方法制备高性能活性炭,探讨了碱炭比对活性炭孔隙结构的影响。活性炭孔体积随碱炭比的提升呈现先增加后减小的趋势,在碱炭比为5时,制备出比表面积达到3 188.0 m²/g,孔体积达到1.87 cm³/g的活性炭。通过N₂吸附和脱附、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对活性炭样品进行表征。在吸附研究中,选择气态间二甲苯为吸附质进行动态吸附实验。探讨了煤液化沥青基活性炭对间二甲苯的吸附性能及其孔体积与吸附量的关系。间二甲苯的吸附量与活性炭的孔体积成正比,在300×10^-6下,间二甲苯的最大吸附量可达到1 174.7 mg/g。活性炭孔径在1.4～5.0 nm的孔体积对间二甲苯的吸附起主要作用。     

高比表面芦苇活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

以芦苇秸秆为原料,KOH为活化剂,通过单因素实验及正交实验优化芦苇活性炭的制备工艺,测定最优工艺下制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能和吸附动力学,并进行红外光谱分析、BET比表面积结构分析。结果表明,最佳制备工艺为700℃、20%KOH质量分数、3 h时制备的芦苇活性炭。该活性炭理论最大吸附量为648.77 mg/g, Langmuir等温吸附曲线(R²=0.982 0)和二级动力学吸附曲线(R²=0.980 8)能够更好地描述吸附过程。红外光谱分析结果表明,所制备的活性炭中生成了酰胺基团。BET比表面积测定结果表明,最优工艺下制备的芦苇活性炭的比表面积为1 183.40 m²/g,总孔容为0.59 cm³/g,平均孔径为2.00 nm。     

Preparation and adsorption performances of mesopore-enriched bamboo activated carbon

Activated carbon with high specific surface area and considerable mesopores was prepared from bamboo scraps by phosphoric acid activation. The effect of activation conditions was studied. Under the conditions of impregnating bamboo with 80% H₃PO₄ at 80°C for 9 days and activation at 500°C for 4 h, the prepared activated carbon had the highest mesopore volume of 0.67 cm³/g, a specific surface area of 1567 m²/g, and the mesopore ratio reached 47.18%. The study on adsorption isotherms of CH₄, CO₂, N₂ and O₂ on the activated carbon were carried out at 298 K. The considerable difference in the adsorption capacity between CO₂ and the other gases was observed, which would be of interest for the adsorptive separation/purification of gaseous CO₂ from its mixtures, especially from mixtures with N₂ and/or O₂.     

改性活性碳纤维对CO2的吸附性能

为了进一步提高活性碳纤维的CO₂吸附量和抗水性能,采用浸渍法将活性碳纤维进行改性处理,得到一系列改性样品,并对其进行了SEM和FTIR表征。研究了活性碳纤维种类、浸渍试剂（NaOH溶液、ZnCl₂溶液及离子液体）等对吸附剂孔结构、CO₂吸附量、循环使用性和抗水性能的影响,并探讨了CO₂在改性活性碳纤维内的动力学吸附扩散行为。研究结果表明：改性活性碳纤维的CO₂吸附性能和抗水性能均显著改善,其中CO₂最高吸附量达24.4%（0.1MPa和25℃）,吸湿率减小到1.33%,且具有良好的吸附/脱附循环使用性。均相扩散模型（HSDM）描述了实时吸附数据,此模型能够较好地反映CO₂在样品内的扩散行为,改性活性碳纤维仍能保持良好的扩散速率,扩散系数D_s值数量级为10^-5m²/s,与空白活性碳纤维相当。     

Tuning porosity of coal-derived activated carbons for CO2 adsorption

A simple method was developed to tune the porosity of coal-derived activated carbons, which provided a model adsorbent system to investigate the volumetric CO₂ adsorption performance. Specifically, the method involved the variation of the activation temperature in a K₂CO₃ induced chemical activation process which could yield activated carbons with defined microporous (< 2 nm, including ultra-microporous < 1 nm) and meso-micro-porous structures. CO₂ adsorption isotherms revealed that the microporous activated carbon has the highest measured CO₂ adsorption capacity (6.0 mmol∙g^–1 at 0 °C and 4.1 mmol∙g^–1 at 25 °C), whilst ultra-microporous activated carbon with a high packing density exhibited the highest normalized capacity with respect to packing volume (1.8 mmol∙cm⁻³ at 0 °C and 1.3 mmol∙cm^–3 at 25 °C), which is significant. Both experimental correlation analysis and molecular dynamics simulation demonstrated that (i) volumetric CO₂ adsorption capacity is directly proportional to the ultra-micropore volume, and (ii) an increase in micropore sizes is beneficial to improve the volumetric capacity, but may lead a low CO₂ adsorption density and thus low pore space utilization efficiency. The adsorption experiments on the activated carbons established the criterion for designing CO₂ adsorbents with high volumetric adsorption capacity.     

Adsorption of congo red on mesoporous activated carbon prepared by CO2 physical activation

This research demonstrates the production of mesoporous activated carbon from sargassum fusiforme via physical activation with carbon dioxide. Central composite design was applied to conduct the experiments at different levels by altering three operating parameters. Activation temperature(766–934 ℃), CO_2 flow rate(0.8–2.8 L·min(~-1)) and activation time(5–55 min) were the variables examined in this study. The effect of parameters on the specific surface area, total pore volume and burn-out rate of activated carbon was studied,and the influential parameters of methylene blue adsorption value were identified employing analysis of variance. The optimum conditions for maximum methylene blue adsorption value were: activation temperature = 900 ℃, activation time = 29.05 min and CO_2 flow rate = 1.8 L·min(~-1). The activated carbon produced under optimum conditions was characterized by BET, FTIR and SEM. The adsorption behavior on congo red was studied. The effect of parameters on the adsorbent dosage, temperature, PH and initial congo red concentration was investigated. The adsorption properties of the activated carbon were investigated by kinetics. The equilibrium removal rate and maximum adsorption capacity reaches up to 94.72%, 234 mg·g-1,respectively when initial congo red concentration is 200 mg·L~(-1) under adsorbent dosage(0.8 g · L~(-1)),temperature(30℃), PH7.     

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。     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO2/CH4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO₂/CH₄的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO₂/CH₄的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明：在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m²·g^-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO₂吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容（Vd < 0.8 nm）。材料的超微孔的孔容越大,其对CO₂吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO₂的吸附量达到4.2 mmol·g^-1,其对CO₂的吸附热明显高于其对CH₄吸附热,其对CO₂/CH₄吸附选择性为3.7～4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

葡萄糖基多孔碳材料对CO2/CH4的分离性能

以淀粉糖（主要成分为葡萄糖）为碳前体,制备了一系列多孔碳材料（C-GLCs-800）,对其进行孔隙结构分析,并应用FT-IR、SEM、TGA对其进行了表征,测定了材料在288、298和308 K下的CO₂和CH₄吸附等温线,根据IAST理论预测了材料对CO₂/CH₄二元体系的吸附选择性。实验结果显示,活化条件对材料的孔隙结构有明显影响,随着KOH/C质量比的增加,所制备的C-GLCs-800比表面积和总孔容先增加后降低。其中C-GLC-800-4的BET比表面积高达3153 m²·g^-1,总孔容为2.056 cm³·g^-1。C-GLC-800-2的窄微孔（V_d<1 nm,孔容0.3538 cm³·g^-1）含量最高,为30.63%。C-GLC-800-2在298 K和10⁵ Pa下对CO₂吸附量高达3.96 mmol·g^-1,明显高于许多传统吸附材料和MOFs材料在相同条件下对CO₂的吸附容量。应用Clausiuse-Clapeyron方程计算了CO₂和CH₄在材料上的吸附热,应用IAST理论计算了CO₂/CH₄的吸附选择性,结果显示C-GLC-800-2对CO₂/CH₄的吸附选择性为8.35。     

磷酸活化法制备糠醛渣活性炭的研究

以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及活性炭得率为考察指标,选取对糠醛渣活性炭性质影响较大的浸渍比、磷酸质量分数、活化温度、保温时间4个因素进行L₁₆(4⁵)正交试验对磷酸活化法制备糠醛渣活性炭的工艺条件进行优化。由正交试验结果得到磷酸活化的最佳工艺条件为:磷酸质量分数60%,浸渍比2.5:1,活化温度550 ℃,保温1.5 h,此条件下制得的活性炭样品的碘吸附值为839.6 mg/g,亚甲基蓝吸附值为260.3 mg/g,得率为46.8%,比表面积为830.20 m²/g,孔容积为0.502 cm³/g,孔径集中在0.8~2.5 nm,具有丰富的中孔和微孔。