水处理活性炭的电化学再生技术研究

选择椰壳水处理活性炭作为吸附剂吸附处理低浓度苯酚废水,在室温条件下,在静止的电化学电极上对吸附苯酚后的活性炭进行电化学再生,探讨了各个操作参数对活性炭的电化学再生效率的影响。实验结果表明,电化学再生活性炭的效率较好,基本没有二次污染。再生效率随着电解质（氯化钠）溶液浓度的增加而增加,但达到１％以后基本没有变化。同时,再生效率随着再生电流的增加而提高,随着再生时间的增加,再生效率亦随之提高,但到５ｈ以后,再生效率基本不随时间的变化而变化。     

环糊精基活性炭的制备及其电化学性能

以环糊精为原料,采取先炭化后活化的方式,制备了具有高比表面积和丰富孔道结构的活性炭材料。本文通过改变KOH与环糊精炭化样品之间的碱炭比,研究了KOH用量对环糊精基活性炭结构及其电化学性能影响。在活化时间、活化温度等因素不变的情况下,活性炭的比表面积、总孔容及比电容随着碱炭比的提高,均呈现先增大后减小的趋势。当碱炭比为3时,活性炭的比表面积为1672m²/g,总孔容为0.75cm³/g,具有最佳的电容性能,在1A/g电流密度下比电容可达165F/g,优于同等条件下的商业炭21KSN（145F/g）,50000次循环后的比电容保持率为98.7%。     

预炭化时间对煤基活性炭孔结构及电化学性能的影响

以太西无烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备煤基活性炭,考察了预炭化时间对煤基活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,随着炭化时间的增加,活性炭吸附量先增大后减小,活性炭的比表面积、总孔容先增大后减小,中孔孔容逐渐减小;在预炭化温度800℃,炭化时间6 h,KOH与太西无烟煤质量比为2∶1,活化温度800℃的条件下可制备比表面积为1409 m2/g,总孔容为0.5284 cm3/g,中孔率为6.25%的煤基活性炭。电流密度为50 mA/g时,炭化6 h制备活性炭的比电容最大为127 F/g,电流密度增大至2500 mA/g时,比电容为84 F/g,容量保持率达到66.1%,经过1000次循环充放电后,其容量仍保持93.6%。     

活化条件对活性炭微球结构与性能的影响

以煤焦油系中间相沥青微球为原料,KOH为活化剂,在不同活化条件下制备活性炭微球。考察了不同活化对活性炭微球结构和性能的影响。研究表明：随着KOH配比的增加,活性炭微球的微孔孔容变化较小,中孔孔容和总孔孔容分别增加到最大值后下降,比表面积增大到最大值后有轻微的降低。活化恒温时间对活性炭微球的活化收率和苯吸附值影响较小;而随着活化湿度的升高,活性炭微球总孔容和中孔孔容增大,比表面积先升高后降低。活性炭微球的苯吸附值随着总孔容的增大而增大。     

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。     

磷酸活化制备棉杆基活性炭及其超级电容器性能研究

以棉杆为原材料,分别通过磷酸活化与磷酸-水蒸气混合活化法制备了具有发达孔结构的棉杆基活性炭。考察了磷酸浓度、水蒸气活化温度对活性炭产率、表面积及超级电容器电化学性能的影响。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、氮气吸脱附测试对棉杆基活性炭的表面官能团、比表面积、孔径分布进行表征;利用两电极系统,通过恒流充放电对棉杆基活性炭作为超级电容器电极的电化学性能进行表征。结果表明:活性炭收率随着磷酸浓度的增大而降低,最高比表面积可达1718m2/g,以微孔为主;活化温度700℃,混合法得到的活性炭作为超级电容器电极材料时,首次比容量可达218F/g,循环1000次以后能保持在196F/g左右,具有很好的电化学性能。     

利用水煤浆气化炉飞灰合成吸附材料的研究

以来自内蒙古某气化厂的水煤浆气化炉飞灰为原料制备吸附材料。水煤浆气化炉飞灰总烧失量28.56%,含有大量未燃尽碳。利用水煤浆气化炉飞灰制备活性炭,活性炭碘吸附值随炭化时间与活化时间的增加而增大,碘吸附量可达582.19mg/g。利用水煤浆气化炉飞灰制备复合吸附材料,铜离子脱除率随碱灰比增大而增加,铜离子脱除率可达40.63%。     

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。     

掺硼金刚石电极电化学再生粉末活性炭

使用200目粉末活性炭吸附苯酚模拟废水至饱和,用BDD电极作为阳极再生饱和炭,以再生效率为评价指标,研究不同因素对活性炭再生效果的影响。在电解质为0.05 mol/L的Na_2SO_4溶液,pH为7,电流密度为50 mA/cm²,再生时间为2 h条件下,活性炭再生率达74.8%。同时不同电解质对再生效果也有不同影响,硫酸钠优于氯化钠,再生效率随着pH的增加而增加。采用正交实验方法对影响再生效果的各因素进行评价,其影响的主次顺序是:电解质浓度、pH、电解时间。     

废茶活性炭的制备及其孔径结构的控制

利用废茶为原料,分别以K2CO3、ZnCl2为活化剂,在不同的活化温度、活化时间及不同的浸渍比例下制备废茶活性炭。结果表明,K2CO3、ZnCl2活化制备的废茶活性炭孔径结构均以微孔为主,其中K2CO3活化制备的废茶活性炭BET可达1388m2/g,ZnCl2活化制备的废茶活性炭BET可达1596m2/g;活化温度对废茶活性炭的中孔结构影响较大,以ZnCl2为活化剂时,在温度为350℃时就出现中孔,温度由500℃升至700℃后,中孔容量由0.55cm3/g减小到0.06cm3/g,而以K2CO3为活化剂时,在温度达800℃后才开始出现中孔结构;ZnCl2活化制备的废茶活性炭在活化时间为0.5h时就有中孔出现,当活化时间从0.5h延长至1.5h时,微孔径逐渐由0.83nm增大至0.87nm,当活化时间达到2h后,活性炭结构得到重排,微孔容量提高而中孔容量降低,以K2CO3为活化剂时,活化时间达2.5h后才出现中孔结构;当两种活化剂的浸渍比为1∶1时废茶活性炭的微孔容量最大。     

微波加热再生废弃针剂用活性炭的性能

采用微波加热再生废弃针剂用活性炭, 通过响应曲面法中模型的优化设计和分析, 研究了再生过程中的3个影响因子(再生温度、再生时间以及物料厚度)对所再生活性炭亚甲基蓝值和得率的影响, 并通过方差分析(ANOVA)研究了各个实验因子或交互作用对活性炭性能的影响。得到实验优化工艺条件为:再生温度700℃, 再生时间18min, 物料厚度20mm, 所再生活性炭亚甲基蓝值和得率分别为187.5mg/g, 65.20 %。此外, 再生活性炭比表面积高达962m²/g, 总孔体积为1.02mL/g, 平均孔径为4.27nm。     

木质素基活性炭氮掺杂改性及其电化学性能

以磷酸法木质素基活性炭为原料,三聚氰胺为氮源、KOH为活化剂,采用同步掺杂方式制备了氮掺杂活性炭(NAC)。通过BET、XRD、拉曼光谱和XPS表征手段测试了改性后活性炭的结构及其组分,并通过电化学表征手段,测试了其作为超级电容器电极材料在几种不同性质电解液中的性能,初步探究了电解液对电极材料电化学性能的影响机制。实验结果表明：改性后的活性炭具有丰富的孔结构,比表面积达到2 332 m²/g,微孔孔容为1.37 cm³/g,中孔孔容为0.74 cm³/g,平均孔径为2.79 nm,含氮元素7.5%,其中类石墨型氮(N-Q)结构达到34.6%。丰富的孔结构和氮含量大幅提升了活性炭的电化学性能,其在水系电解液中展现出了高比电容,在1 A/g的电流密度下比电容最高可达424 F/g;在有机系电解液中,尽管其在1 A/g的电流密度下比电容最高仅为87 F/g,由于其工作电压窗口更宽(0～2.5 V),因此具备了更高的能量密度。对结果进行分析,发现：活性炭电极材料在水系电解液中的性能主要受电解液水合离子半径影响,而在有机系电解液中...     

吸附废水中苯胺的废菌渣活性炭电化学再生

以废菌渣（MR）为原料,经ZnCl2活化后制得废菌渣活性炭（MRAC）,采用电化学方法对吸附苯胺废水产生的饱和MRAC进行再生,考察电流、电解质NaCl浓度、电解时间和pH等因素对于再生效果的影响,并通过正交实验探究最佳的再生条件。结果表明,在pH为5、电流为300 mA、NaCl质量浓度为15 g/L、再生时间为1.5 h的条件下,MRAC再生率高达98.43%,且电化学再生的重复性较好,经6次循环后,再生效果稳定,再生率仍可达87.53%。对再生后和再生前吸附苯胺饱和的MRAC采用FT-IR、BET和SEM进行表征分析,结果表明,再生后的MRAC表面苯胺被脱附,羟基等官能团恢复,BET比表面积和孔容均增加,分别为再生前饱和MRAC的1.54倍和1.36倍,微孔孔径集中在0.4～0.5 nm之间,介孔孔径集中在4 nm处。电镜图像显示电化学再生过程对MRAC的表面结构没有明显损伤,且再生后的MRAC具有丰富的孔结构。     

微-纳米孔碳质材料的制备及微观结构

以膨胀石墨(expanded graphite,EG)为基体、蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,采用一步浸渍活化工艺制得了微-纳米孔碳质材料(micro/nano-porous carbon,MNC)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜、氮气吸附及孔径分析仪和压汞法对材料的结构进行了表征。结果表明:MNC由EG和活性炭组成,活性炭以炭膜的形式均匀涂覆在EG的内外孔孔壁上,厚度约为100nm;其孔隙结构不仅包括来自EG的微米级大孔,还有来自活性炭的纳米级微孔。随着浸渍比、活化温度和活化时间的增加,MNC先形成微孔,此后逐渐扩孔从而导致中孔大量出现,MNC的比表面积和总孔容在浸渍比为0.9、活化温度为350℃和活化时间为2h时分别达到最大(1978m2/g和0.99cm3/g)。     

生物活性炭编织布的制备及其电化学性能研究

以商用全棉编织布为碳源,经800℃炭化后,采用KOH或NaF活化处理,制备了电化学性能优良的活性炭布。通过对活性炭布的结构表征和电化学性能测试,研究了活化剂浓度和活化温度对活性炭布的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,随着KOH浓度增大,活性炭布的纤维表面粗糙度增大,但浓度超过2 mol/L,纤维表面出现孔洞,出现过度活化现象,对应的电化学性能降低。随着温度的上升,纤维表面粗糙度增大,至900℃并没有出现过度活化现象。当采用1.5mol/LKOH溶液,800℃活化制备的活性炭布比容量最高,可达57.75 F/g(扫描速度为10 mV/s)。而当采用2 mol/L NaF溶液,1000℃活化获得的活性炭布比容量可达69.34 F/g。这些结果为制备电化学高性能储能活性炭布提供一定的指导作用。     

不同活化剂对石油焦基活性炭孔结构的影响

以石油焦为原料 ,Na OH,KOH和 Na2 CO3 为活化剂制备活性炭 ,采用氮气吸附考察了不同活化剂对活性炭的比表面积、中孔和微孔孔径分布、孔容积及平均孔径等孔结构的影响 .结果表明 :KOH活化制备的活性炭包含 1 nm的微孔和 4nm的中孔 ,总孔容 0 .648cm3 /g,比表面积大 ;Na OH制备的活性炭以 1 nm的微孔为主 ,占总孔容 ( 0 .1 65 cm3 /g)的 98% ,平均孔径 1 .83nm;Na2 CO3 制备的活性炭以 4nm的中孔为主 ,占总孔容 ( 0 .1 43cm3 /g)的 68.5 % ,平均孔径 3.42 nm,比表面积小 .3种样品的孔径都呈现出多峰分布特征 .KOH和 Na2 CO3 活化制备的活性炭的 N2 吸附脱附曲线属于 型 ,Na OH活化制备的活性炭吸附脱附曲线属于 型 .     

盐酸预处理对浒苔基活性炭电化学性能的影响

传统工艺制备的活性炭微孔足够,但中孔、大孔含量缺乏,导致其用作超级电容器电极材料时电化学性能水平较低。为解决这一问题,采用盐酸对炭化前浒苔原料进行预处理。酸处理去除了原料中大部分的杂质金属,其中,海藻酸钙与盐酸发生化学反应形成了蛋壳初始孔,酸溶性碱金属离子与盐酸发生置换反应形成了无规则初始孔隙,明显增加了活性炭的中孔含量。实验结果表明：盐酸预处理后的活性炭比表面积明显增加,由2273m²/g增至3166m²/g,孔容由2.10cm³/g增至3.82cm³/g,中孔率显著提高,改善了孔结构的连通性,促进了电解质离子在材料内部的扩散;当电流密度为0.1A/g时,经过酸洗处理的活性炭比电容高达359F/g,比原样活性炭比电容的293F/g增长了23%,超级电容器等效串联电阻很小,表现出良好的电化学性能。     

可再生无机胶凝成型活性炭材料的苯吸附特性

以快硬硫铝酸盐水泥和粉末活性炭为主要原料制备无机胶凝成型活性炭材料,通过对试样含炭量、碘吸附值和抗压强度测试确定最佳制备工艺条件.对比分析了在不同环境温度对材料苯吸附性能的影响.结果表明适宜的活性炭与水泥的质量比为3:2,必须在水中养护3d以上,此时试样碘吸附值477.52 mg/g,抗压强度6.61 MPa,碳含量47.48％,吸水率61.55％,气孔率56.89％,比表面积459.37 m2/g,平均孔径2.3884 nm,总孔容0.2743 m3/g.实验表明,试样对苯的吸附性能十分良好,试样对苯饱和吸附量为190.74 mg/g.循环再生试验结果初步表明,试样对苯的循环再生效果良好.     

高导热系数活性炭的制备及其性能

基于传统的活性炭导热系数低,在脱附过程中容易产生局部过热现象,导致燃烧降低再生效率等问题,文章采用了在核桃壳原料中掺杂膨胀石墨制备高导热系数复合活性炭,分别考察了活化温度、活化时间、活化剂用量及膨胀石墨用量等不同工艺参数对活性炭结构性能的影响,对活性炭的比表面积、总孔容等进行了表征,结果表明:高导热系数活性炭的导热系数比普通活性炭提高了6倍。其直接热脱附床层温度低于实验室制备的普通活性炭25℃,同时,其甲苯脱附活化能为50.81 kJ/mol,低于在商业活性炭上的脱附活化能(68.01 kJ/mol)25%以上。保持良好的吸附性能的同时又具有很好的再生脱附效果,在活性炭脱附再生方面具有广泛的应用前景。     

掺硼金刚石电极电化学再生粉末活性炭

使用200目粉末活性炭吸附苯酚模拟废水至饱和,用BDD电极作为阳极再生饱和炭,以再生效率为评价指标,研究不同因素对活性炭再生效果的影响。在电解质为0.05 mol/L的Na_2SO_4溶液,pH为7,电流密度为50 mA/cm~2,再生时间为2 h条件下,活性炭再生率达74.8%。同时不同电解质对再生效果也有不同影响,硫酸钠优于氯化钠,再生效率随着pH的增加而增加。采用正交实验方法对影响再生效果的各因素进行评价,其影响的主次顺序是:电解质浓度、pH、电解时间。