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。     

硝苯地平在球状活性炭中的吸附及缓释行为

采用球状活性炭作为硝苯地平药物载体,借助N2吸附仪表征了球状活性炭的比表面积和孔结构,利用SEM表征了球状活性炭的表面形貌,通过考察球状活性炭比表面积、孔隙结构与吸附性能和体外释放性能的关系,研究了球状活性炭对硝苯地平的吸附及缓释行为。结果表明:比表面积大、孔隙结构发达、孔径分布集中在2nm~5nm之间的中孔型活性炭,对硝苯地平的吸附能力较强,吸附量可达19.5mg/g;所制缓释微丸缓释效果良好,在接近人体胃液介质中累计释放率达到19.2%;球状活性炭对硝苯地平的释放动力学符合Higuchi模型,药物基本以恒定速率主动释放。     

接枝内酯基活性炭增强苯乙烯吸附性能研究

活性炭以其丰富的孔道结构和高比表面积而在吸附苯乙烯废气上具有巨大的应用潜力,然而含氧官能团对弱极性苯乙烯的吸附作用机理尚未明晰。本研究通过酸浸渍法制备改性活性炭AC-S和AC-N,探究改性活性炭孔径结构、比表面积和含氧官能团的演变规律及其对苯乙烯吸附性能的影响。结果表明,酸改性可以明显提高活性炭对苯乙烯的吸附量。通过吸附动力学、吸附等温拟合发现,活性炭改性前后均受物理吸附与化学吸附的复合作用影响,改性后活性炭更倾向于单层吸附。HNO₃改性活性炭(AC-N)的孔隙结构在苯乙烯有效吸附孔径范围内没有显著改变,表面含氧官能团含量增加提高了AC-N对苯乙烯的吸附性能。表面含氧官能团分析表明,内酯基是提高改性活性炭对苯乙烯吸附量的关键因素。密度泛函理论(DFT)计算表明, AC-N上的内酯基官能团与苯乙烯的乙烯基产生强相互作用,增强了苯乙烯在改性活性炭上的吸附。     

煤沥青基中孔活性炭的硝酸表面氧化改性研究

采用印刻法制得煤沥青基中孔活性炭,并以硝酸为氧化剂对其进行了表面氧化改性,考察了硝酸浓度、氧化温度和氧化时间对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响。结果表明,活性炭的孔隙结构和表面含氧基团的浓度随氧化改性条件的变化而改变。在硝酸体积分数65%、氧化温度60℃、反应时间3h的最佳条件下,活性炭的平均孔径基本没有变化,比表面积和表面含氧基团的浓度大幅提高,活性炭的中孔率和收率也达到最大值。然而,过度的氧化改性导致了活性炭孔壁的严重坍塌,比表面积和表面含氧基团的浓度明显下降。     

水热法制备炭球—活性炭复合材料

以商品活性炭和葡萄糖为原料, 采用水热合成方法, 在活性炭表面和孔内合成纳米炭球, 制得富含含氧官能团的炭球—活性炭复合材料. 通过低温液氮(N₂/77K)吸附测定了炭球—活性炭复合材料的比表面积和孔容、孔径分布. 以SEM观测材料表面形貌. 采用FTIR、XPS分析复合材料的表面官能团结构. 以水相中无机Cr(VI)的去除测试材料的吸附性能. 结果表明：葡萄糖水热处理后在活性炭表面生成炭球, 活性炭孔隙结构降低, 炭球尺寸和分布受葡萄糖溶液浓度影响较大, 活性炭表面生成以—OH为主的含氧官能团. 炭球—活性炭复合材料对Cr(VI)的单位质量和单位面积吸附容量最高分别为原料活性炭的近4倍和95倍.     

超声预处理对活性炭材料结构的影响及其表征

对活性炭(AC)进行超声预处理,通过正交实验评价超声功率、超声温度和超声时间三个因素对活性炭材料结构的影响。利用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、碘吸附值测试,表征活性炭材料的微观形貌及吸附性能;利用傅里叶红外光谱法(FTIR),表征活性炭材料表面官能团。结果表明,超声温度50℃,超声功率140W,超声时间30min为最佳预处理条件。各因素对活性炭性能影响大小依次为功率温度时间。在该条件下制备出的活性炭比表面积为1161.6m2/g,与原样相比提高了11.2%;其表面及孔隙变得光滑干净,微孔体积和总孔容变大;活性炭表面官能团种类变化不大,酸性含氧官能团增多。活性炭材料经超声预处理后,性能得到改善,该结果为后期活性炭的应用研究提供参考。     

改性活性炭对SO2和NOx的吸附性能研究

分别采用Cu(NO₃)₂、H₂O₂和KMnO₄对椰壳活性炭进行改性，研究了活性炭微观结构、表面化学性质变化，及其对SO₂、NO_x等酸性腐蚀性气氛的吸附性能。结果表明，Cu(NO₃)₂改性活性炭比表面积显著降低，平均孔径有所下降，Cu(NO₃)₂微晶分布于活性炭表面及微观孔道内，表面以碳、铜、氧和氮元素为主。H₂O₂改性活性炭比表面积有所增加，平均孔径减小，H₂O₂与活性炭表层反应后起到刻蚀效应，引入丰富的微纳孔道结构，使其表面含氧官能团增加，氧元素含量提升。KMnO₄改性活性炭比表面积和平均孔径略微降低，KMnO₄与活性炭表层反应后含氧官能团增加，反应产物附着于活性炭表面，改变其微观结构。三种方式改性的活性炭对SO     

高温热处理对活性炭纤维微孔及表面性能的影响

研究了1173K高温改性处理对沥青基活性炭纤维吸附性能、孔径分布、微孔结构和表面化学的影响。低温(77K)N2吸附结果表明热处理后活性炭纤维比表面积略有下降，通过密度函数理论解析活性炭纤维全孔范围的孔分布得出活性炭纤维表面孔径大于1．0nm的微孔明显减少，微孔孔径更加集中于0．5nm～1．0nm，从而提高了活性炭纤维的碘吸附值。X射线衍射分析表明活性炭纤维是乱层石墨结构，热处理使活性炭纤维类石墨微晶碳层面的层间距下降，X光电子能谱分析表明热处理后活性炭纤维表面的含氧官能团C=O和COOH的含量变化不大，而呈碱性酚羟基C—OH含量的明显下降使活性炭纤维表面碱性降低。     

醋酸乙烯载体竹活性炭的磷酸法制备与性能表征

以竹节为原料,采用磷酸法制备醋酸乙烯催化剂载体活性炭。采用N2吸附等温线、Boehm滴定法、热重-质谱仪(TG-MS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),对磷酸法竹活性炭和水蒸气法椰壳活性炭的吸附性能、比表面积、孔结构、表面官能团和微观结构进行比较。结果表明,竹活性炭的醋酸吸附性能、比表面积和孔隙结构与椰壳活性炭相近;且竹活性炭具有更丰富的—COO-、—OH-和PO、P—O—C和POOH等表面官能团。磷酸法竹活性炭的制备有望为醋酸乙烯催化剂载体活性炭的生产提供新工艺,实现对水蒸气法制备椰壳活性炭的替代。     

梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究

以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 347~2 269m~2/g,总孔容达0.642~1.283cm~3/g,中孔比例为23.83%~48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。     

用稻壳制备亚甲基蓝高吸附容量的超高比表面积活性炭

活性炭因具有高比表面积和丰富的孔结构而被广泛应用于吸附水处理中的污染物。稻壳具有独特的组成和微观结构, 是制备活性炭的优质碳源。以稻壳为原料, 利用过饱和KOH溶液的预活化和活化双重作用, 在不同温度下制备出超高比表面积活性炭。随着活化温度的升高, 活性炭的比表面积和总孔容逐渐增大。900 ℃下制得的活性炭具有超高比表面积, 达到3600 m²/g, 总孔容为3.164 cm³/g, 明显优于商用活性炭(YP-80, 比表面积为1310 m²/g, 总孔容为0.816 cm³/g)。具有最高比表面积的稻壳活性炭对亚甲基蓝的最大吸附量达到983 mg/g, 几乎是YP-80 (525 mg/g)的两倍。通过吸附动力学拟合, 吸附亚甲基蓝的过程与拟二级动力学模型一致, 表明该过程为化学吸附。     

Activated carbon with excellent chromium(VI) adsorption performance prepared by acid-base surface modification

In the present work, activated carbon (AC) with excellent Cr(VI) adsorption performance especially at low concentrations was prepared by an acid-base surface modification method. Raw activated carbon (AC(0)) was first oxidized in boiling HNO(3) (AC(1)), then treated with a mixture of NaOH and NaCl (AC(2)). Batch equilibrium and continuous column adsorption were conducted to evaluate the adsorption performance. Boehm titration, elemental analysis, and N(2)/77K adsorption isotherm methods were used to characterize the surface properties and pore structure of modified ACs. The results revealed that the modified AC exhibited excellent Cr(VI) adsorption performance in terms of adsorption capacity and adsorption rate: AC(2)>AC(1)>AC(0). Modification caused S(BET) to decrease and the total number of surface oxygen acidic groups to increase. HNO(3) oxidization produced positive acid groups, and subsequently NaOH treatment replaced H(+) of surface acid groups by Na(+), and the acidity of AC decreased. The main cause of higher Cr(VI) adsorption capacity and rate for AC(2) was the presence of more oxygen surface acidic groups and suitable surface acidity. HNO(3)-NaOH modification shows potential for the preparation of high quality AC for the effective removal of low concentrations of Cr(VI).     

炭化温度对酚醛树脂基活性炭孔结构及电化学性能的影响研究

以酚醛树脂为炭前驱体,KOH作活化剂,通过调节炭化温度在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料.N_2吸附测试表明随着炭化温度降低,活性炭材料比表面积先增大后减小,孔容则不断增大.其中,550℃炭化样品与KOH反应活性最佳,可制得比表面积为2983m~2/g,总孔容为1.58cm~3/g,中孔孔容达到0.59cm~3/g的活性炭材料.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述多孔炭为电极材料的双电层电容器的电化学性能,结果表明,PF550活性炭材料电容性能最佳,在有机电解液中100mA/g充放电时,比电容达到160F/g,电流密度增大50倍容量保持率达到82%,显示出良好的功率特性;活性炭材料中存在一定比例的中孔不仅可以改善电极材料的功率特性,而且可以提高微孔的利用率.     

微波热裂解-KOH活化制备杏壳活性炭及其对甲基橙的吸附性能

以陇东地区生物质废弃物杏壳为原料,采用微波热裂解-KOH活化联合法制备活性炭,研究了微波功率和时间,活化过程中KOH溶液的浓度、用量、浸渍时间、加热活化温度和时间对活性炭吸附性能的影响;以甲基橙为染料模拟印染废水,研究了甲基橙初始浓度、振荡吸附时间和活性炭用量对吸附效果的影响。结果表明:微波功率800W,热裂解30min,生物炭的收率为56%;KOH溶液的浓度为25%,碱/炭为2.5∶1,活化温度800℃,加热活化1.5h,所制备活性炭的碘吸附值为1332mg/g,比表面积为1223m2/g,总孔体积为0.68cm3/g,活性炭的得率为32.7%;甲基橙浓度为250mg/g,振荡吸附240min,活性炭用量为每100mL甲基橙溶液0.15g时,甲基橙去除率高达99.78%;吸附过程符合准二级动力学方程。     

不同结构活性炭对甲苯的吸附性能

考察了不同结构的活性炭样品对高浓度和低浓度甲苯蒸汽的吸附行为,采用低温(77 K)氮气吸附和129Xe-核磁共振方法对所用活性炭的结构进行了表征.并将活性炭对甲苯的吸附性能与其结构进行了关联.结果表明孔容积大的活性炭对高浓度甲苯蒸汽吸附容量大,而具有丰富微孔和较小平均孔径的活性炭对低浓度(2×10-5)甲苯蒸汽具有高的吸附容量.沥青基活性炭纤维对低浓度(2×10-5)甲苯蒸汽表现出较好的吸附能力.随着比表面积的增大,活性炭纤维对低浓度(2×10-5)甲苯蒸汽的吸附容量略有增加.OG5A,OG10A,OG15A和OG20A在30 ℃下对2×10-5甲苯蒸汽的饱和吸附容量分别为202 mg/g,219 mg/g,221 mg/g和235 mg/g.     

Carbon spheres/activated carbon composite materials with high Cr(VI) adsorption capacity prepared by a hydrothermal method

Glucose and commercial activated carbon (AC) were used as starting materials to hydrothermally synthesize carbon spheres on the surface of AC, producing new carbon sphere–AC hybrid carbon materials. It was found that micrometer-sized carbon spheres, rich in oxygen-containing functional groups, can be effectively anchored to, and well-dispersed on, the surface and at the entrance to the macropores of AC. As the glucose concentration increased, the size and dispersion of carbon spheres changed, the porosity of the AC decreased, the number of oxygen-containing functional groups increased, and COH gradually became the dominant functional group. The carbon composites that were obtained exhibited a remarkably enhanced adsorption capacity for Cr(VI) per unit mass and per unit surface area. The highest adsorption capacity per unit mass achieved was 0.4834 mmol g^?1, about 4 times that of unmodified AC. The abundant surface oxygen-containing functional groups and relatively well-developed pore structure were the main causes of the high specific adsorption capacity of the carbon sphere/AC composites.     

2-羟基-1-萘甲醛功能化SBA-15吸附剂的制备及其对Cr(III)的吸附性能

为去除水体中Cr(III)的污染, 本研究利用席夫碱反应原理制备了2-羟基-1-萘甲醛功能化SBA-15吸附剂(Q-SBA-15)。通过不同测试手段对所制备样品的形貌、孔道结构、元素组成和表面化学状态进行了系统表征。结果表明, SBA-15经2-羟基-1-萘甲醛修饰后, 其比表面积和孔径明显减小, 但表面形貌和晶体结构没有明显变化。为研究Q-SBA-15对Cr(III)的吸附性能, 详细分析了溶液pH和离子强度的影响, 以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和再生性能。结果表明, Q-SBA-15对Cr(III)吸附过程遵循准二级吸附动力学模型和Langmuir模型。当吸附温度为 40 ℃、pH为6、吸附时间为120 min时, Q-SBA-15对Cr(III)的吸附容量最大, 达到102.3 mg/g。Q-SBA-15对Cr(III)的吸附作用主要依靠其表面官能团与Cr(III)的配位螯合作用, 且为自发吸热过程。再生实验表明Q-SBA-15具有良好的重复使用性。该Q-SBA-15吸附剂在去除Cr(III)方面具有潜在的应用价值。     

Removal of copper ions by modified Unye clay, Turkey

This paper presents the adsorption of Cu(II) from aqueous solution on modified Unye bentonite. Adsorption of Cu(II) by manganase oxide modified bentonite (MMB) sample was investigated as a function of the initial Cu(II) concentration, solution pH, ionic strength, temperature and inorganic ligands (Cl(-), SO(4)(2-), HPO(4)(2-)). Changes in the surfaces and structure were characterized using X-ray diffraction (XRD), infrared (IR) spectroscopy, N(2) gas adsorption and potentiometric titration data. The adsorption properties of raw bentonite (RB) were further improved by modification with manganese oxide. Langmuir monolayer adsorption capacity of the MMB (105.38 mg/g) was found greater than that of the raw bentonite (42.41 mg/g). The spontaneity of the adsorption process is established by decrease in DeltaG which varied from -4.68 to -5.10 kJ mol(-1) in temperature range 303-313 K. The high performance exhibited by MMB was attributed to increased surface area and higher negative surface charge after modification.     

马尾藻基高比表面积活性炭的制备及表征

以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备高比表面积活性炭。探索制备马尾藻基活性炭的实验方案和最佳工艺条件。采用正交实验法研究了炭化温度、炭化时间、低温活化温度、低温活化时间和浸渍时间对制得活性炭比表面积和孔容的影响。采用N_2吸附、SEM表征考察了活性炭的孔隙结构和表面形貌。通过正交实验法分析发现,制备马尾藻基高比表面积活性炭的最佳工艺条件为:炭化温度600℃,炭化时间180min,低温活化温度400℃,低温活化时间45min,浸渍时间2h。在16组实验条件下,制备的活性炭比表面积最大为3 122m2/g,所有样品的孔径几乎全部分布在6nm以内。     

真空浸渍制备膨胀石墨基C/C复合材料及其甲醛吸附性能

以蔗糖为炭源, 磷酸为活化剂, 采用真空浸渍法经炭化、活化制得膨胀石墨基C/C复合材料。采用SEM、氮气吸脱附法、TG和TEM等测试手段, 研究了磷酸/蔗糖质量比(X_p)、蔗糖浓度对复合材料孔结构和比表面积的影响, 利用FTIR和Boehm滴定法对复合材料表面的化学官能团进行表征, 并考察了C/C复合材料对甲醛的吸附能力。结果表明: 膨胀石墨基C/C复合材料含有大量的微孔、一定量的介孔和大孔, 表面含有丰富的含氧官能团, 有利于对甲醛极性分子的吸附。在 X_p=1.0、蔗糖溶液浓度为30%(质量分数)时所制得的膨胀石墨基C/C复合材料比表面积最高, 达到2112 m²/g, 孔容为1.08 mL/g, 其对甲醛的吸附量为854 mg/g, 较同工艺制备的活性炭提高了26.9%。