活性炭纤维湿氧化改性表面含氧官能团的变化规律

根据Boehm滴定方法,测定了不同双氧水浸渍浓度、浸渍pH和浸渍时间条件下制备的改性黏胶基活性炭纤维表面3种主要含氧官能团含量,得出了含氧官能团随浸渍浓度、pH和时间的变化规律;利用TG/DTA分析技术表征了改性前后样品表面的含氧官能团及其稳定性.研究表明,改性后活性炭纤维表面含氧官能团含量均有不同程度的增长,3种官能团总量最高达到2.401 mmol/g;浸渍浓度对含氧官能团含量影响最大,pH次之,时间影响最小;热分析结果证实,相比原样而言,改性样品表面含有更多类型和数量丰富的含氧官能团.     

硝酸改性活性炭的制备及其对Cu2+的吸附性能

以不同浓度的硝酸对活性炭进行改性,用BET氮吸附法和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行了表征,并比较了改性和未改性活性炭对模拟含铜废水的处理效果。结果表明：经过硝酸氧化改性的活性炭比表面积有所增大,含氧官能团总量明显增加,因而对水中Cu²⁺的去除率大为提高;在常温、自然pH、活性炭用量为5 g/L、吸附时间为180 min的条件下处理浓度为10 mg/L的模拟含铜废水,经浓度为10%的硝酸改性的活性炭对Cu²⁺的去除率在70%以上,经浓度为70%的硝酸改性的活性炭对Cu²⁺的去除率接近90%;Langmuir等温吸附模型可较好地描述硝酸改性活性炭对Cu²⁺的等温吸附行为。     

针对SO_2脱除的煤基活性炭结构及表面优化调控

以神华褐煤为原料,ZnCl_2为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,并通过NaOH溶液改性调控活性炭表面的化学官能团,进行烟气中SO_2吸附的研究。利用扫描电镜观察活性炭的表观形貌,利用低温N_2吸附法表征活性炭的比表面积及孔隙结构,利用红外光谱和Boehm滴定法考察活性炭的表面化学官能团。基于响应曲面法(RSM),对煤基活性炭的制备工艺参数进行了详细探究,建立了炭化温度、炭化时间、升温速率对活性炭比表面积的预测模型。通过响应曲面法得到/min,炭化时间3 h。得g。考察NaOH溶液浓度对煤基活性炭的孔隙结构、表面化学官能团及SO_2吸附量的影响机制。结果表明,NaOH改性后活性炭的表面更加凹凸不平,孔结构被剧烈破坏,活性炭的孔径主要分布在0. 5～0. 6,0. 7～0. 9和1. 0～4. 0 nm范围。在20%NaOH浓度改性时,活性炭具有最高的比表面积(681 m~2积(292 m~2比表面积和孔容下降。随着NaOH浓度的增加,活性炭表面的羧基、羟基等酸性基团的含量下降,而羰基等碱性基团的含量则明显增加。30%NaOH浓度处理样品的碱性基团含量最高,可达到g。进一步对活性炭的微孔比表面积、碱性官能团含量与SO_2吸附量的相关性进行分析,发现SO_2吸附量与微孔比表面积和碱性官能团含量都呈现正线性相关关系,且碱性官能团含量的相关性高于微孔比表面积。因此,表面碱性官能团和微孔结构有利于SO_2在活性炭表面的吸附。     

活性炭孔隙结构和表面化学性质对吸附氧化NO的影响

采用5种粉末活性炭,在间歇式流化床实验台上研究流态化活性炭低温吸附氧化NO的动力学过程。通过N2吸附、元素分析、Boehm滴定、pH测量表征活性炭的孔隙结构和表面化学性质。结果表明：由于活性炭的原料和活化方法不同,活性炭具有不同的孔隙结构和表面化学性质,呈现不同的吸附氧化NO的动力学过程;关联稳定阶段NO氧化成NO2的...     

活性炭微结构与吸附、解吸CO2的关系

采用6种不同活性炭,在常压动态吸附装置中研究0,15,25和38 ℃时活性炭对CO2的吸附及解吸性能。通过CO2和N2的吸附等温线表征活性炭的孔隙结构,用红外光谱和Boehm滴定法表征活性炭的表面化学性质。结果表明：微孔孔容的大小是决定活性炭对CO2吸附性能好坏的关键因素,其中0.5～1.0 nm的微孔对CO2吸附能力的影响较大,同时2.0～4.5 nm的中孔也对CO2吸附有积极的贡献,温度升高使活性炭的吸附和解吸速率都加快,活性炭表面官能团中羧基和羟基对CO2的吸附有明显的促进作用,而羰基不利于解吸。     

微波辐照下活性炭催化CO2重整CH4制备合成气

利用微波加热装置,用活性炭作催化剂,进行CO 2重整CH 4的实验研究,考察了微波功率和CH 4/CO2比值对重整反应的影响,测试了活性炭的催化性能,借助比表面积分析和Boehm滴定法分析了活性炭失活原因。研究表明：增加微波功率和减小CH 4/CO 2比值有利于提高CH 4和CO 2转化率以及出口气体中合成气比例,并导致H 2与CO的摩尔比降低;反应初期活性炭表现出良好的催化性能,40 min后活性炭催化性能显著降低;孔结构特性的改变和含氧官能团数量的减少是造成活性炭失活的主要原因。     

湿氧化和热处理对煤基活性炭吸附SO2的影响

HNO3和(NH4)2S2O8氧化改性煤基活性炭,通过热重分析确定最佳热处理温度,考察孔隙和表面含氧基团种类及不同温度热分解产生活性位对SO2吸附性能的影响。研究表明,氧化处理对SO2吸附影响不大,虽然氧化生成表面含氧基团增加了活性炭的表面极性,但活性炭表面酸性基团的增加不利于SO2吸附,而氧化样品在950℃高温处理后对SO2的吸附增加显著,且HNO3氧化样品热处理后吸附能力大于(NH4)2S2O8氧化和原样品的热处理后的吸附能力。由关联合氧基团的类型及热处理温度可发现,因HNO3氧化比(NH4)2S2O8氧化生成了较多的酚羟基,其热分解留下的活性位增强了对SO2的吸附,但这些活性位并没有因吸附SO2而消耗掉,样品解析后对SO的可逆吸附量达98％以上。     

含氧官能团含量对褐煤吸附CTAB及润湿性改性的影响

煤中含氧官能团含量高是造成褐煤具有强亲水性的主要原因,表面活性剂通过亲水基团端吸附作用于煤表面的含氧亲水基团能够改变其表面润湿性。通过双氧水氧化的方法改变煤中含氧官能团含量,考察了含氧官能团含量对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)吸附量的影响和吸附CTAB前后煤样的润湿热变化。试验结果表明,CTAB吸附量随着含氧官能团含量的增加而增大;煤表面的亲水性随着吸附CTAB量的增加而下降,含氧官能团含量高的氧化煤吸附CTAB对降低其表面亲水性作用较原煤显著;CTAB吸附量过大会在煤表面形成多层吸附,使得煤表面的亲水性有所增加。     

低阶煤中含氧官能团含量对浮选吸附概率的影响规律

为了提高低阶煤的疏水性和可浮性,实现低阶煤的高效浮选提质,本研究用3种不同类别的表面活性剂(CTAB、SDS和Span-80)对平朔长焰煤和胜利褐煤煤样进行改性处理,采用离子交换法测定改性前后煤样中含氧官能团的含量,测定了各煤样在气泡上的吸附概率,并对表面活性剂改性低阶煤的规律和机理进行了分析,认为含氧官能团含量是影响煤的疏水性和可浮性的重要因素,通过表面活性剂改性可以对低阶煤表面的含氧官能团产生有效的掩蔽作用,提高低阶煤的疏水性,促进其在气泡上的吸附;氢键对表面活性剂在低阶煤表面的吸附起最主要的作用,表面活性剂极性端官能团的种类及其与煤中含氧官能团之间的氢键作用强弱对表面活性剂的改性效果起决定性作用。     

煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响

为系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响,以印尼褐煤不同煤岩显微组分为前驱体,采用KOH活化法制备活性炭,并用作超级电容器电极材料。利用低温N2吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对活性炭的孔结构特征和表面官能团进行表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测定活性炭电极的电化学性能,系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,不同煤岩显微组分所制活性炭的孔结构存在显著差异,其中惰质组活性炭的孔隙结构最发达,比表面积及总孔容分别可达2 712 m2/g和1.339 cm3/g,中孔率(39.7%)最高,其次为镜质组,壳质组最低;改变煤岩显微组分,可以调控活性炭1.5~3.2 nm范围内的孔隙数量;煤岩显微组分活性炭电极在KOH电解液中均具有优异的电化学性能,比电容量最高可达400 F/g,其优异的电化学性能归因于活性炭发达的微孔结构、合理的中孔分布和丰富的含氧官能团。     

Effects of the textural and surface properties of activated carbon on the adsorption of gold di-cyanide

The influence of the surface, condition of activated carbon on the adsorption of aurodicyanide was investigated to gain a better understanding on the influence of the pore volume distribution and heat treatment on the adsorption capacity of the carbon. Three activated carbons were heat-treated at 850°C in nitrogen gas. Adsorption of gold di-cyanide on heat-treated carbon increased compared to the untreated carbon. However, no drastic change in the pore volume was observed after heat treatment of the activated carbon. Therefore, the combined effects of textural and surface properties of the activated carbon are relevant for the equilibrium adsorption of gold di-cyanide.In the second part of the paper one of the major assumptions in adsorption modelling onto activated carbon based on aqueous surface chemistry principles is investigated, that of accounting for electrostatic interactions. The surface of activated carbon contains acidic and basic surface groups, which influence the adsorption of gold di-cyanide from the aqueous solution. The surface charge density that arises from ionisation of these surface groups in response to the solution pH and ionic strength was evaluated by potentiometric titration. The surface potential based on the Gouy-Chapman relationship for a flat surface does not reflect a realistic picture of the potential distribution inside the microporous carbon as the size of the micropore is too small to allow such a potential distribution to develop. This currently forms the basis available adsorption models. It is proposed that the overlapping of the potential fields inside the micropores could be handled by using the Donnan potential.     

固定碳对煤的孔结构和甲烷吸附量的影响

以4种不同固定碳质量分数的煤样作为研究对象,采用SEM表征其形貌,采用77 K时的N2吸脱附实验测定其比表面积、孔容和孔径分布,容量法测定其吸附甲烷的性能,并讨论煤的固定碳质量分数对其比表面积、孔容和吸附甲烷能力的影响。结果表明：当固定碳质量分数从70.17%增大到88.34%时,固定碳质量分数对煤的表面形貌、比表面积、孔容以及孔径分布的影响不显著;当固定碳质量分数从88.34%增大到94.45%时,煤的比表面积、微孔孔容分别增大1.84倍和5.06倍,孔径分布向微孔方向移动;Langmuir体积V L与固定碳质量分数（70.17%～94.45%）呈U型的二次多项式关系。     

硝酸铜改性超级电容器用煤基活性炭电极材料的电化学性能

以印尼褐煤为原料、KOH活化法制备的煤基活性炭,采用硝酸铜溶液浸渍-高温热解法对其进行改性处理,低温N 2 吸附法对改性前后活性炭的孔结构进行表征,SEM和XRD对改性前后活性炭的表面形态和微晶结构进行表征,并测定KOH对活性炭的润湿性及活性炭电极的恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学性能。结果表明：硝酸铜改性可能使部分孔隙（尤其是微孔堵塞）的比表面积和孔容积降低,但中孔率有所提高;硝酸铜改性可以提高KOH溶液对活性炭的润湿性,在活性炭表面负载氧化铜,提高活性炭对电解液的吸附能力,并产生赝电容效应,提高活性炭的电化学性能。在试验条件下改性硝酸铜溶液的最佳浓度为2%,其电容器的质量比电容可达322 F/g,并使交流阻抗等电化学性能得到改善。     

煤层气中甲烷/氮气分离用椰壳活性炭的制备

为解决变压吸附法提纯煤层气中甲烷遇到的吸附剂难题,以我国海南产椰壳炭化料为原料,采用二次炭化-水蒸气物理活化工艺制备生物质基活性炭,采用高压电子天平测量了298 K、0～1. 0 MPa下CH_4/N_2在制备得椰壳活性炭上的吸附等温线,利用比表面积和孔径吸附仪测量了活性炭的孔径结构,详细研究了活化工艺参数对CH_4/N_2吸附分离性能及孔隙结构的影响。通过变压吸附装置检验了最佳工艺参数条件下制备椰壳活性炭的CH_4提浓效果。研究结果表明,随着活化温度的提高,平衡分离系数逐步减小,吸附容量逐步增加,最佳活化温度为850℃;平衡分离系数和饱和吸附容量均随水蒸气流量的增加呈先增加后减小的趋势,最佳水蒸气流量为2.0 kg/h;平衡分离系数随活化时间延长先增加后减小,甲烷饱和吸附容量逐渐递增,最佳活化时间为40 min。升高活化温度对孔结构的发育影响显著,比表面积、微孔孔容和总孔容均呈递增趋势,表明升高温度有利于微孔的发育,可制备出微孔发达的活性炭。变压吸附评价结果表明在水蒸汽活化工艺最优条件下制备得椰壳活性炭可将20%CH_4-80%N_2模拟煤层气中的CH_4体积分数提高到48. 3%,提浓幅度大于25%,回收率为80.58%,产能达到108.82 m~3/(t·h);同时,该吸附剂对中高浓度煤层气也具有较好的分离效果,体现出较好的分离性能。     

活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理

随着国家环保标准越来越严格,针对典型燃煤工业锅炉排烟温度低,烟气量小特点,为了满足烟气NOx超低排放要求,催化氧化脱硝是理想的技术。为了研究活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理,利用固定床反应装置研究70~110 ℃低温烟气活性焦催化氧化脱硝过程,考察温度、烟气中O2对脱硝的影响。此外,通过解析活性焦77 K条件下N2吸/脱附等温线获得其孔径分布及比表面积、利用XPS表征活性焦炭基质及表面化学特性、应用TPD获取反应前后活性焦升温脱附曲线,研究活性焦催化氧化脱硝及活性焦热再生机制。结果表明:70~110 ℃内,温度越低活性焦催化氧化脱硝的性能越好;活性焦催化氧化脱硝初始阶段,逸出的少量NO2来自于NO和活性焦表面多聚芳环边缘的碱性含氧官能团C〖CDS1〗O反应;活性焦表面酸性含氧官能团抑制NO的吸附,而炭基质多聚芳环是构成炭基质的主要物质,其π键提供电子促进催化脱硝;无O2条件下NO作为电子受体占据吸附位,O2存在时由于O2获得π键提供的电子形成反应中间体,与NO生成NO2。活性焦催化氧化NO最终可达到低温烟气脱硝的目的,然而,由于活性焦中碳的还原作用,热再生并不能将活性焦催化氧化生成的NO2脱附,而是以NO的形态伴随着CO2脱附下来。