多孔炭材料的制备及在废水处理中的应用研究进展

以微孔炭、介孔炭及大孔炭为代表的多孔炭材料,因其三维多孔结构和良好的热稳定性而具有优异的吸附性能,其主要制备方法有活化法、软硬模板法等。在介绍了三种多孔炭材料制备方法与特点的基础上,综述了多孔炭材料作为吸附剂在重金属离子废水、染料废水和其他废水处理中的应用研究进展。     

碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

聚苯胺基多孔炭制备及 CO 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砄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。     

生石油焦制备的多孔炭材料吸附性能及电热性能研究

以挥发分含量较高的未煅烧生石油焦为原料,以KCl为主要活化剂,采用模压成型,化学活化的方法制备出块状多孔炭材料。考察了活化剂用量与成型压力对多孔炭材料吸附性能和电热性能的影响及多孔炭材料电热性能在解吸附中的应用。当活化剂与生石油焦用量比为5,成型压力为20MPa时制得的块状多孔炭材料的吸附性能和电热性能最理想,通电加热1min后该多孔炭材料解析吸附物的效果显著。     

化学活化法制备玉米芯基多孔炭材料

以玉米芯为原料,采用化学活化法可制备多孔炭材料。分别考察了活化剂、碱/炭质量比对多孔炭比表面积以及孔隙结构的影响。结果表明:由Na2CO3活化所得活性炭的中孔较多,比表面积小;而KOH因其强碱性,适合制备微孔发达的高比表面积活性炭,在碱炭比为31时能够制备总孔容和比表面积分别高达1.339cm3/g和2342m2/g的样品;用混合碱(Na2CO3:KOH:C=1:2:1)活化样,其特殊之处在于其微孔所占比例达到93.38%,且中孔分布更窄(2～4.5nm),说明混合碱的作用更易于制备微孔发达的活性炭。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。     

纤维素基多孔炭的制备及其用于CO2吸附与分离的研究

多孔炭被广泛用于气体吸附与分离、空气和水的净化、催化等领域。以生物质为原料制备多孔炭将为开发功能多孔材料提供一种绿色、可持续的路径。总结了近年来以纤维素为原料合成多孔炭的研究进展,并着重介绍了纤维素基多孔炭在CO_2吸附与分离等领域的应用。     

模板法制备多孔炭材料的研究进展

模板法为各种有机和无机纳米材料的可控和定向合成开辟了一条全新的技术途径，近年来已经成为材料制备研究领域引人注目的新方法。本文就迄今为止模板法在制备具有规则结构的多孔炭材料领域的研究动态进行综述，介绍了多孔炭材料的模板法制备、应用前景及其可能的形成机制。     

微波活化氧解褐煤制备密集多孔炭及其吸附性能

以H2O2处理后的褐煤为碳源,在微波场条件下,利用KOH活化氧解褐煤(OC)制备多孔炭材料(PC).在单因素实验基础上,使用响应曲面优化实验设计,分别考察微波功率、活化时间和活化剂与OC的质量比对PC碘吸附量的影响,建立响应值与影响因素的回归方程.结果表明:优化PC制备条件为微波功率430 W、活化时间14 min、活...     

Porous Carbon Spheres Derived from Hemicelluloses for Supercapacitor Application

With the increasing demand for dissolving pulp, large quantities of hemicelluloses were generated and abandoned. These hemicelluloses are very promising biomass resources for preparing carbon spheres. However, the pore structures of the carbon spheres obtained from biomass are usually poor, which extensively limits their utilization. Herein, the carbon microspheres derived from hemicelluloses were prepared using hydrothermal carbonization and further activated with different activators (KOH, K₂CO₃, Na₂CO₃, and ZnCl₂) to improve their electrochemical performance as supercapacitors. After activation, the specific surface areas of these carbon spheres were improved significantly, which were in the order of ZnCl₂ > K₂CO₃ > KOH > Na₂CO₃. The carbon spheres with high surface area of 2025 m²/g and remarkable pore volume of 1.07 cm³/g were achieved, as the carbon spheres were activated by ZnCl₂. The supercapacitor electrode fabricated from the ZnCl₂-activated carbon spheres demonstrated high specific capacitance of 218 F/g at 0.2 A/g in 6 M KOH in a three-electrode system. A symmetric supercapacitor was assembled in 2 M Li₂SO₄ electrolyte, and the carbon spheres activated by ZnCl₂ showed excellent electrochemical performance with high specific capacitance (137 F/g at 0.5 A/g), energy densities (15.4 Wh/kg), and good cyclic stability (95% capacitance retention over 2000 cycles).     

粉煤灰多孔陶粒在含铬废水处理中的应用研究

研究采用电厂的粉煤灰为主要原料制备多孔陶粒,用多孔陶粒作吸附剂处理含铬废水时,等温吸附实验表明,多孔陶粒吸附废水中的铬的等温方程基本符合Langmiur等温方程式,在pH为酸性时对铬的去除率较高.     

Modification of Porous Silica with Activated Carbon and its Application for Fixation of Yeasts

Mixtures of small silica particles and activated carbon were heated at 1250–1450°C in an inert atmosphere to make nano- and macro-sized porous silica for incorporating yeast in the porous strucrure. Without activated carbon, porous silica of 45–60% porosity and 15–30 m pore diameter was produced with a specific surface area below 1 m²/g. By the addition of 8 wt% of activated carbon granules, the surface area of porous silica increased to 100 m²/g at 1250°C. It was confirmed that there were micropores(1.2 nm) and mesopores(4.0 nm) due to activated carbon granules in porous silica when granule type activated carbon was used. However, in the case of activated carbon fiber, its micro- and mesoporous structure was destroyed in the firing process. The fixation of Z. rouxii yeasts was promoted on the porous silica with activated carbon.     

重油气化炭黑污水处理工程设计运行

以重油为原料的氮肥厂,重油气化后的裂化气中含有炭黑,用软水洗涤后产生了炭黑污水。采用压滤机加精密过滤的2级过滤处理方法,可使炭黑污水满足造气车间的使用要求。年产30×104t的化肥厂,每小时可副产粗炭黑1t,回收软化水约50t。     

多孔淀粉基炭微球的制备及其在双电层电容器中的应用

通过简单的无机盐磷酸氢二铵催化稳定化、炭化及不同碱炭比KOH活化制备了高比表面积的多孔淀粉基炭微球材料。采用电子扫描显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及N₂吸脱附测试对实验所制得的炭微球样品的形貌及孔结构进行了分析。结果表明：不同KOH碱炭比制备的多孔淀粉基炭微球材料具有较大的比表面积（﹥2 300 m²/g）,且均含有大量的大孔和微孔,在6 mol/L的 KOH电解液对称的双电层电容器中多孔淀粉炭材料表现出优异的电化学性能,在100 A/g的大电流密度下,炭微球电极材料具有最大的质量比电容高达248 F/g。     

活性炭技术在饮用水深度处理中的应用研究进展

概述了活性发理化特性;综述了近年来活性炭技术在饮用水深度处理方面的研究和应用成果,主要包括:活性炭吸附技术、生物活性发技术、负载型活性炭催化技术以及活性炭与其它工艺或材料相结合的水处理技术;讨论了活性发水处理技术存在的一些问题,并对其应用前景进行了展望.     

壳聚糖及其衍生物在处理含氟水中的应用

壳聚糖是一种无毒无害、来源广泛、易生物降解的高分子聚合物,本身及其衍生物都具有良好的絮凝吸附性能,在吸附氟离子方面具有重要作用。本文综述了壳聚糖的物化性质、改性方法及其衍生物对氟离子吸附作用的研究进展,并对石墨烯等改性衍生物在含氟水处理方面的应用前景作了展望。     

给水处理用活性炭的吸附性能指标

由于工业给水处理及饮用水处理大量使用天然水作水源,水中有机物的危害显得十分严重,目前多采用活性炭吸附处理去除水中有机物,这就要选择对水中有机物吸附容量高的活性炭。该文介绍给水处理用活性炭吸附性能指标的研究过程、当前的各种技术观点以及最新研究进展,包括国标提出的水处理用活性炭吸附性能指标（碘值和亚甲兰吸附值）,以及用天然水中四种天然有机物（腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁）作吸附质来评价活性炭吸附性能,也研究了焦糖脱色率指标。焦糖脱色率指标可以用来很好地表征给水处理用滑『生炭吸附性能,而且具有指标直观、试验方法简单、便于推广应用等特点。     

给水处理活性炭选择标准的实例探讨

活性炭的选型对于去除水中有机物非常重要。通过为某厂给水处理选用活性炭,研究了国标GB／T7701．4—1977和GB／T130803．2—1999的方法、电力行业标准DL／T582--2004方法、比表面积和孔结构方法、焦糖脱色率方法,认为对处理天然水用活性炭,由于天然水中的有机物多为高分子有机物,DL／T582--2004方法反映的是活性炭中过渡孔的含量多少,能够选取吸附性能好的活性炭。而国标中的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值反映的是活性炭中微孔的含量多少。另外,焦糖脱色率的测定方法与DL／T582--2004的测定方法测得的结果有较好的相关性,值得关注。     

活性炭在硫氰酸钠溶剂净化工艺中的应用

将活性炭吸附除杂工艺应用于湿法腈纶溶剂硫氰酸钠的净化,是国内一项独一无二的技术。通过进口活性炭与国内可选的不同种类活性炭特性的剖析,比较了不同特性活性炭的除杂性能。结果表明:活性炭的吸附量与特定孔径范围的孔容成正比。对于硫氰酸钠物料体系,选择中孔(孔半径约为2～5nm)较丰富的活性炭作为吸附剂对系统的除杂效果更好。以此为依据,选取了适合硫氰酸钠物料体系的活性炭,并在实际生产中取得了较好的除杂效果。