PAN基高性能活性碳纤维的制备及其性能研究

采用KOH和水蒸气协同活化方法制备出高性能聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs),借助碘吸附、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和SEM等表征手段研究了水蒸气体积分数φ_(水蒸气)对PAN-ACFs样品结构、吸附性能和力学性能的影响。结果表明,φ_(水蒸气)对ACFs样品的比表面积和单丝拉伸强度均有一定的影响;当ACFs样品的比表面积为1 759 m~2/g时,单丝拉伸强度达到0.67 GPa。与传统吸附材料相比,其综合性能有了明显提高。     

KOH二次活化对PAN基活性碳纤维结构性能的影响

以Courtaulds公司的聚丙烯腈(PAN)纤维为原料,通过自主研发的碳纤维生产线制备出预氧化纤维,对其用连续化活化炉进行水蒸气物理活化,再经过KOH溶液浸渍,最后通过连续化活化炉进行化学活化,制备出具有高吸附性能的聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs)丝束。通过比表面积(BET)、红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)和碘吸附等表征测试手段研究了KOH对PAN-ACFs孔结构的影响。结果表明:逐步增加KOH的浓度,PAN-ACFs的碘吸附值明显增大,拉伸强度明显降低;当w(KOH)为15%,活化温度为850℃,活化时间为20 min时,所制备的PAN-ACFs具有相对较高的吸附性能、力学性能和碳化收率。     

水蒸气活化再生乙酸乙烯合成触媒载体活性炭

探讨了活化温度、活化时间、水蒸气流量对再生后活性炭吸附性能和得率的影响,得到了最佳工艺条件:活化温度1 000℃,活化时间60 min,水蒸气流量2.23 g/min。该工艺条件下再生活性炭的碘吸附值1 174.37 mg/g,亚甲基蓝吸附值200 mL/g,得率为62.87%。再生后活性炭的吸附指标达到国家一级品的标准,其中亚甲基蓝吸附值是国家一级品标准的2.22倍。同时,测定了该活性炭氮吸附,通过BET计算了活性炭的比表面积,通过密度函数理论(DFT)表征了活性炭的孔结构。结果表明:该活性炭为微孔型,BET比表面积为1 254.51 m2/g,总孔容为0.592 6 mL/g。     

核桃壳基活性炭的制备及其在超级电容器中的应用

以核桃壳为原料,在不同活化时间下用水蒸气活化法制备了3种具有不同比表面积的活性炭。利用SEM、FT-IR、XRD和康塔吸附仪探究活化时间对材料的表面形貌、物相结构和孔径分布的影响。并通过恒电流充放电法、循环伏安法等测试其电化学性能。3个样品均表现出优异的大倍率性能(最大电流密度为20. 0 A/g)。结果表明,随着活化时间增加,样品的比表面积增大,比电容增大,但稳定性下降。活化时间为120 min时活性炭样品比表面积为1 644 m²/g,孔径分布合理;在有机电解液体系中最大比电容为83. 8 F/g,最大能量密度为18. 2 Wh/kg,该样品具有良好的稳定性和可逆性,最适合长期应用。     

熔纺Kraft硬木木质素基活性炭纤维的活化工艺及性能研究

以熔融纺丝制备的Kraft硬木木质素纤维(HKL)为原料,经炭化得到木质素基炭纤维(HKL-CF),再采用水蒸气活化法制备了活性炭纤维(HKL-ACF),通过红外光谱仪和扫描电镜研究了水蒸气活化对活性炭纤维化学结构和表面形貌的影响,采用全自动物理吸附仪、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等研究了活化时间、活化温度和活化水蒸气流量对所制备活性炭纤维的比表面积、孔结构和微晶结构的影响规律。研究表明,水蒸气活化处理提高了活性炭纤维中的C—O和C＝C结构含量;随着活化时间的延长,活性炭纤维的比表面积增大,且随活化温度和水蒸气流量的提高呈现出先增大后减小的趋势;晶粒尺寸随着活化时间和温度的提高,逐渐变小,纤维表面的石墨化程度随活化时间的增加,逐渐变大;活化温度800 ℃,活化时间4 h,水蒸气流量1 mL/min下制备的活性炭纤维的BET比表面积最高可达2 081.34 m²/g,总孔容最大为1.60 cm³/g。     

热解活化法制备高吸附性能椰壳活性炭

以椰壳为原料,采用高温直接热解活化法制备高吸附性能活性炭。研究了活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明,活化温度为 900 ℃,热解活化时间为 8 h,升温速率为 10 ℃/min,制得碘吸附值为 1 628.54 mg/g,亚甲基蓝吸附值为 375 mg/g 的高吸附性能椰壳活性炭,得率为 9.41 %。氮气吸附实验结果表明,该活性炭比表面积 1 723 m²/g、总孔容积 0.87 cm³/g、微孔容积 0.68 cm³/g、中孔容积0.18 cm³/g、平均孔径 2.03 nm。热解活化制备的椰壳活性炭样品性能优于市售水蒸气法椰壳净水活性炭国家标准。     

微波辐射-水蒸气法制备烟杆基颗粒活性炭

研究了以烟杆废弃物为原料,炭化过程中所产生的木焦油为主的复合粘结剂,采用微波辐射-水蒸气法制备颗粒活性炭的可行性。探讨了微波功率、活化时间以及水蒸气质量流量对颗粒活性炭吸附性能和得率的影响。得到了微波辐射-水蒸气法制备颗粒活性炭的最佳工艺:微波功率700 W,活化时间40 m in,水蒸气质量流量1.70 g/m in。此工艺条件制得的颗粒活性炭,碘吸附值1 060.81 mg/g,亚甲基蓝吸附值175 mL/g,得率30.83%。同时,测定了该颗粒活性炭氮吸附,通过BET法计算了活性炭的比表面积,并通过DFT表征了活性炭的孔结构。结果表明:该活性炭为微孔型,BET比表面积为1 109.22 m2/g,总孔容为0.613 1 mL/g。     

水蒸气活化法制备长柄扁桃壳基介孔活性炭的研究

以沙漠治理树种长柄扁桃的种壳为原料,采用水蒸气活化法制得了介孔发达的活性炭,并研究了炭化温度、活化温度、活化时间、水蒸气用量对活性炭吸附性能及产率的影响。结果表明：在炭化温度600℃、活化温度850℃、活化时间60 min、水蒸气与炭化料的质量比为6：1的最佳工艺条件下,制得活性炭样品的产率为12%,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别达到1 175和315 mg/g,介孔率为60.9%,比表面积为1 127 m²/g,平均孔径2.6 nm,在吸附平衡时间为24 h时,活性炭对水溶液中头孢氨苄的吸附量高达245 mg/g,优于相同条件下制得的椰壳和核桃壳活性炭的吸附能力。     

太西无烟煤制备高吸附性活性炭的试验研究

以太西无烟低灰煤为原料,以蒸汽流量、活化温度、活化时间为考察因素,以活性炭的碘吸附值、CCl4吸附率为考察指标,采用L9(34)正交试验方法,研究了各因素对活性炭吸附指标的影响;结果表明,最佳试验条件为:水蒸气流量65μL/min、活化温度930℃、活化时间180 min;在最佳试验条件下制备的活性炭,其碘吸附值为1 187 mg/g,CCl4吸附率为94.1%,BET比表面积为1 293.34 m2/g,孔径分布在0.5~4.0 nm之间,微孔孔容占75.7%,中孔孔容占23.6%,大孔极少,属于微孔发达的高吸附性活性炭产品。     

羊栖菜基中孔活性炭的制备及工艺优化

以羊栖菜生物炭为原料,采用CO2物理活化法制备中孔活性炭。应用响应曲面中心组合法设计实验,考察了活化温度、活化时间及CO2流量对制备的活性炭吸附亚甲基蓝的影响及其交互作用,并采用N2吸附脱附对所制备的活性炭进行表征。结果表明,当活化温度为900℃,活化时间为30 min,CO2流量为1.8 L/min时,制备的活性炭的比表面积为1 329 m2/g,其对亚甲基蓝的吸附值高达235 mg/g,总孔体积为1.176 9 m L/g,中孔率为65%。     

聚苯胺基多孔炭制备及CO_2捕集性能研究

以聚苯胺为原料,采用NaOH活化法,在原料与活化剂质量比为1∶4的情况下,研究了不同的活化时间(0.5 h、1 h、2 h)对多孔炭孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能。结果表明:当活化时间为1 h时,比表面积达到最大值2024 m2/g,微孔孔容达到最大值0.926 cm3/g。然而,当活化时间为0.5 h时,CO2吸附量达到了最大值159 mg/g,表明了CO2吸附量与窄微孔孔径分布有直接关系。     

焦化除尘粉制备活性炭的研究

研究了以焦化除尘粉为原料,采用水蒸气为活化剂制备活性炭的可行性.利用正交实验探讨了活化温度、活化时间、水蒸气流量等对活性炭吸附性能的影响.结果表明:影响除尘粉基活性炭制备的主次因素为活化温度、活化时间、水蒸气流量;制备除尘粉基活性炭的最佳条件为活化温度850.C,活化时间90 main,水蒸气流量10.73 mL/min,制备除尘粉基活性炭的碘吸附值为490.5215 mg/g,产率为35.16％.     

CO_2活化生物质水解残渣制备活性炭的正交实验

以玉米秸秆酸水解残渣为原料、CO2为活化剂,制备了一系列活性炭,采用正交试验方法分析了原料颗粒大小、CO2/N2体积比、活化温度、活化时间4个因素对生物质水解残渣原料活性炭的比表面积、孔径和得率的影响。正交试验结果表明,活化温度和CO2/N2体积比是影响该类活性炭吸附性能的主要因素。制备的活性炭产品最大比表面积达到845.4m2/g,对应的制备工艺:原料颗粒50目、CO2/N2体积比1∶1、活化温度1000℃、活化时间210min。     

水蒸汽活化兰炭粉制备多级孔活性炭及性能表征

以兰炭粉为原料,水蒸汽为活化剂制备粉状活性炭。考察了水蒸汽流量、活化温度、活化时间、兰炭粉粒径对碘和亚甲蓝(MB)吸附值的影响。利用全自动吸附仪分析活性炭的比表面积和孔径分布,利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对活性炭表面官能团和活性炭的微晶结构进行表征。实验结果表明:活化温度、活化时间、水蒸汽流量和原料粒度对活性炭的收率和吸附性能都有较大影响。当兰炭粉粒径尺寸为0.9~1.0 mm、活化温度为800℃、活化时间为180 min、水蒸汽流量为50m L/h时,制备活性炭的碘吸附值最高达到1 109.48 mg/g,比表面积为786.82 m2/g。制得的活性炭以微孔和中孔为主,而且具有多级孔的特征。相对于兰炭粉而言,活性炭含氧、含氮官能团数量增多。     

中孔煤基磁性活性炭的制备及性能表征

为提高活性炭的回收性能,以褐煤为原料,Fe3O4为赋磁剂,采用一步法制备了中孔煤基磁性活性炭,并通过低温氮气吸附、X射线衍射光谱(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对磁性活性炭的比表面积、孔隙结构、赋磁剂晶型、磁性能进行表征,研究了炭化和活化条件对磁性活性炭性能的影响。结果表明,Fe3O4不仅能催化炭烧蚀,而且能赋予活性炭磁性,最终以生成的Fe O、γ-Fe2O3和未反应的Fe3O4形式分散在磁性活性炭内。在Fe3O4添加量6%,炭化温度650℃,炭化60 min,活化温度930℃,活化时间120 min,水蒸气流量0.77 g/(g·h)的优化工艺条件下,煤基磁性中孔活性炭的比表面积达到370 m2/g,中孔率达到55.7%,比饱和磁化强度1.36 emu/g,剩磁0.46 emu/g,矫顽力643.17Oe,比磁化率7.19×10-6m3/kg。该煤基磁性活性炭属弱磁性矿物类,可采用强磁选机进行磁选回收。     

NaOH活化法制备煤基活性炭的研究

以焦作无烟煤为原料,NaOH为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,分别考察了碱炭比、活化温度和活化时间等工艺参数对活性炭吸附性能和收率的影响;利用低温N2吸附法对活性炭的比表面积、总孔容及孔径分布进行了表征.结果表明,在碱炭比为4,活化温度为750℃和活化时间为1 h的条件下,可以制得比表面积为2 483 m2/g,总孔容为1.41 cm3/g,碘吸附值为2 530 mg/g,亚甲蓝吸附值为418 mg/g的煤基活性炭.     

石莼基微/中孔复合结构活性炭的制备及性能

以海洋海藻废弃物石莼为原料,通过热解预炭化,KOH活化制备活性炭。以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为吸附性能评价指标,探究了活化工艺对活性炭吸附性能的影响。结果表明,当KOH与石莼半焦质量比(碱炭比)为3.0∶1.0、活化时间为45 min、活化温度为800℃时,活性炭吸附性能最优,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值最大,分别为1824.19 mg/g、914.98 mg/g。FTIR测试表明,活性炭含有大量羟基等官能团。SEM测试表明,活性炭表面粗糙、存在大量孔结构。活性炭的BET比表面积为2616.3 m2/g,Langmuir比表面积高达4883.5 m2/g,平均孔径为2.73 nm。石莼基活性炭的孔结构为微/中孔复合结构,有作为储能、环保材料的潜质。     

煤基电极炭活化条件的研究

介绍了以煤为主要原料制备电极炭时活化条件对电极炭结构和性能的影响规律,采用碘吸附值、亚甲蓝值、比电容量等手段表征了电极炭的结构和性能。结果表明,当氮气流速约为80mL/min、水蒸气流量约为1.2mL/(h·g)、活化温度约为850℃、活化时间约为120min时,可制得性能优良的电极炭。     

磷酸法水稻秆活性炭的制备

以水稻秆为原料,采用磷酸活化法制备活性炭。研究了浸渍比、活化温度对活性炭样品吸附性能的影响,并对其微结构进行N₂吸附等温线、热重-微商热重法(TG-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)等表征。结果表明:水稻秆适合作为磷酸法活性炭的原料,吸附性能达到市售脱色活性炭的指标要求。在浸渍比为3∶1、活化温度 450 ℃、活化时间 60 min 的条件下,制得活性炭的亚甲基蓝吸附值 215 mg/g,碘吸附值 855 mg/g,A法焦糖脱色率 110 %,BET比表面积 967.72 m²/g,总孔容积 1.23 cm³/g,中孔率 84.6 %,平均孔径 4.6 nm。     

KOH活化制备多孔碳纤维及其CO_2吸附性能研究

采用活性碳纤维(ACFs)为原料,以KOH为化学活化剂,在ACFs:KOH的质量比为4∶1时,研究了不同活化温度下制备的多孔碳纤维的结构性能。用N2吸附仪测定多孔碳纤维的比表面积、孔容及孔径分布,通过变压吸附法研究了多孔碳纤维对CO_2的吸附性能,探讨了不同活化温度下对多孔碳纤维的孔隙结构及CO_2吸附量的影响。实验结果表明,活化温度对多孔碳材料的比表面积、孔径分布及孔容有良好的调控作用。当活化温度为900℃时,获得的多孔碳纤维有最大的比表面积(1702 m2/g)、最大孔容(0.902 cm3/g)及最大的CO_2吸附量(138 mg/g)。