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。     

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。     

甲苯吸附与活性炭孔隙结构关系的研究

选用4种活性炭为吸附剂,7.537 g/m3甲苯为吸附质,在298.15 K下进行吸附试验,探讨了4种活性炭的甲苯吸附量与其比表面积和孔容的关系。对活性炭不同孔径区间的孔容和甲苯吸附量进行线性回归分析,并对分析结果进行显著性检验。结果表明:4种活性炭均具有微孔吸附特征;活性炭比表面积、孔容大则其甲苯吸附量大,活性炭孔径结构对甲苯吸附效果产生直接影响;孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,其线性相关度R最大。     

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...     

中高温环境下VOCs在活性炭上的吸附性能研究

选用3种商用活性炭及其分别经HCl溶液和KOH溶液浸渍改性的商用活性炭,研究中高温烟气环境下,反应空速、吸附温度对挥发性有机物（VOCs）吸附性能的影响,以及VOCs种类、吸附剂特性等与VOCs吸脱附效果的关系。研究发现：空速对吸附穿透时间影响较大,但对饱和吸附量影响不显著。吸附温度与VOCs浓度对饱和吸附量存在较大影响,150℃时甲苯的饱和吸附量仅能达到90℃时的40％。高沸点吸附质更易被吸附,更难被脱附。     

粒径尺寸及表面改性对活性炭吸附甲苯效率的影响

甲苯是一种常见的挥发性有机化合物(VOCs),对人们健康危害极大。探究了不同粒径的活性炭对甲苯的吸附量,并使用碱溶液进行改性处理。实验结果表明随着活性炭粒径的减小,甲苯的吸附量逐步增加。当活性炭粒径小于150μm,甲苯吸附量的增量变小。甲苯吸附量与比表面积呈正比,相关度很高。使用浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液,固液比为1∶20 g/mL,改性粒径为150～300μm活性炭的改性效果较佳,达到11.36%。     

中高温环境下VOCs在活性炭上的吸附性能研究

选用3种商用活性炭及其分别经HCl溶液和KOH溶液浸渍改性的商用活性炭,研究中高温烟气环境下,反应空速、吸附温度对挥发性有机物(VOCs)吸附性能的影响,以及VOCs种类、吸附剂特性等与VOCs吸脱附效果的关系。研究发现:空速对吸附穿透时间影响较大,但对饱和吸附量影响不显著。吸附温度与VOCs浓度对饱和吸附量存在较大影响,150℃时甲苯的饱和吸附量仅能达到90℃时的40%。高沸点吸附质更易被吸附,更难被脱附。     

低温干馏椰壳活性炭对苯气体的吸附研究

以椰壳为原料,经过低温干馏、活化,制备了椰壳活性炭。以苯作为吸附质,对制备的椰壳活性炭进行了吸附实验,探索温度对椰壳活性炭吸附性能的影响以及活性炭微观吸附机制,采用比表面积及孔径对椰壳活性炭进行了表征。结果表明,30℃时所制备的活性炭对苯的饱和吸附量为437.0 mg/g,合适的再生温度为150℃。所制备的椰壳活性炭最大比表面积为1 860 m²/g, BJH孔径为48 nm。吸附曲线表明,椰壳活性炭吸附属于BDDT分类中的Ⅱ型;在温度(T)<40℃或压力(P/P_0)>0.5时,椰壳活性炭对非极性苯分子的吸附类型由初始的单分子层吸附转变为多分子层与毛细管凝聚相结合的物理吸附,有利于提高活性炭对苯的吸附效果。     

活性炭对甲苯的吸附及其等温线预测

以微波椰壳活性炭和微波再生后的活性炭吸附甲苯.测定了在20,30和40℃条件下甲苯在活性炭上的吸附等温线,采用Langmuir方程对实验数据进行拟合.结果表明,在30℃下椰壳活性炭和再生活性炭吸附甲苯的理论饱和吸附量分别为0.323 和0.273 g/g;采用Polanyi吸附势理论预测了苯在活性炭上的吸附等温线,其中...     

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。     

Adsorption and desorption of small molecule volatile organic compounds over carbide-derived carbon

Carbide-derived carbon (CDC) was prepared by selective extraction of titanium from titanium carbide in a flow of freshly prepared chlorine. The dynamic adsorption and desorption performance of CDC of small molecule volatile organic compounds (VOCs) including methanol, acetaldehyde and acetone, was investigated and compared with that of two types of commercial activated carbons. The physicochemical properties of carbons were characterized by nitrogen adsorption, temperature programmed desorption, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy. It was observed that the CDC could adsorb much more VOCs than commercial activated carbons (especially for the less polar methanol). The desorption behavior of VOCs from the saturated CDC was similar to that of commercial activated carbons, with adsorbed VOCs desorbed in the maximum degree at 110–150 °C, which indicated that the adsorption sites for the VOCs on the three carbon adsorbents were similar and the saturated CDC could be effectively regenerated by simple heat treatment just like commercial activated carbons. Based on the characterizations, the large adsorption capacity of CDC was attributed to its larger micropore volume, narrower pore distributions (0.7–1.5 nm), as well as higher specific surface area than those of two commercial activated carbons.     

Adsorption of VOC on modified activated carbon fiber

The surface chemistry of activated carbon fiber (ACF) was modified by CuSO₄. The static adsorption capacities of modified ACF for different volatile organic compounds (VOCs) were determined. The result indicates that ACF modified by CuSO₄ could get higher adsorption capacities for the vapors of benzene, toluene, methanol and ethanol than the untreated ACF. The increasing extent of the adsorption capacity of modified VACFs is different for various VOCs. The dynamic adsorption behavior of acetone vapor on modified ACF was also studied. The result confirms that the surface modification of ACF with CuSO₄ can enhance the affinity between ACF and acetone, which makes it possible to extract acetone of very low concentration from polluted air.     

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。     

Superhigh selective capture of volatile organic compounds exploiting cigarette butts-derived engineering carbonaceous adsorbent

Herein, we develop cost-efficient superhigh-performance of engineering carbonaceous adsorbent from cigarette butts using combined wet-impregnated and re-dispersed method of KOH, which optimizes the implant approach of activator, breaking the restriction of selective capture of toluene using traditional activated carbon. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of targeted adsorbent can attain 3088 m²·g^-1 and 1.61 cm³·g^-1, respectively, by optimizing the temperature-dependent synthetic factor effect of the adsorbent. The adsorption capacity of resultant adsorbent for presenting volatile benzene and toluene shows a positive correlation with increasing carbonization temperature of carbon precursor. Besides, we demonstrated the unsmoked and smoked butts derived adsorbents afford feeble difference in saturated adsorbed capacity of volatile organic compounds (VOCs). The highest adsorption capacity of sample CF-800 for benzene and toluene in CF group is as high as 1268.1 and 1181.6 mg·g^-1 respectively, slightly higher than that of sample UF-800, but far outperforming reported other adsorbents. The predicted adsorption selectivity of CF-800 and UF-800 for C₇H₈/H₂O (g) using the DIH (difference of isosteric heats) equation reach up to ca. 3800 and 7500 respectively, indicating the weak adsorbability of water vapor on the developed adsorbent and greater superiority of the smoked butts derived adsorbents in selective capture of VOCs at low relative humidity in the competitive adsorption process for practical mixed VOCs.     

一步快速活化法制备生物质活性炭及其对乙酸乙酯的吸附再生

活性炭吸附法因技术成熟、简单易行、吸附效率高等优点而被广泛应用于挥发性有机化合物（VOCs）的处理中。本文以山林废弃物的野山桃核为原料,烟道废气及硝酸铁为活化剂,制备了一系列生物质活性炭,并利用固定床吸附装置对其吸附、再生性能进行了研究。利用二氧化碳和水蒸气模拟烟气,在固定流量的烟气活化氛围中进行活化,并探讨了不同硝酸铁的量对活性炭的孔隙结构及其吸附再生性能的影响。利用N₂ 吸附-脱附实验、扫描电镜、拉曼光谱和红外光谱等技术研究了活性炭详细特征。结果表明：当硝酸铁的质量分数为0.2% 时,所制备的活性炭AC-3具有最大的比表面积和平均孔径,分别为923m2/g及2.57nm。其对乙酸乙酯的饱和吸附量也最大,为973.04mg/g。利用烟气对AC-3活性炭进行活化再生处理,经过3次重复吸附-解吸再生实验,其饱和吸附能力仍可达91.5％以上,实现了废弃烟气资源化利用及活性炭的循环回收,从而达到废气治理的目标。     

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。     

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。     

用修正的Polanyi-Dubinin方程描述有机蒸气-水蒸气在活性炭上的吸附平衡

活性炭吸附法用于低浓度有机废气的治理,具有脱除率高、可以回收有机溶剂等优点。但由于废气中或多或少混有水蒸气,导致吸附能力降低,这种情况在相对湿度较高的南方地区尤为严重。定量地估计水蒸气对活性炭吸附容量的影响,对吸附装置的设计和操作,具有重要的指导意义。