水蒸气活化兰炭粉制备多层次孔活性炭工艺优化及活化动力学研究

为拓展兰炭粉高附加值利用途径,研究了水蒸气活化兰炭粉制备活性炭的工艺优化、动力学和孔隙演变行为。利用氮气吸附仪分析活性炭的比表面积和孔径分布。研究结果表明:最佳的活化工艺条件下制备的活性炭的碘和亚甲基蓝吸附值以及比表面积分别为1 134.25 mg/g、257.06 mg/g和847 m~2/g,活性炭具有以中孔为主的多层孔特征。二氧化碳气化焦炭的混合模型能够精确拟合水蒸气活化兰炭粉的动力学,发现活化温度对活化速率和活性炭收率的影响极其显著。随着活化时间的延长,气孔的演变行为是微孔生成、微孔扩充、微孔坍塌变为中孔或大孔。     

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。     

兰炭粉末活化制备活性炭的实验研究

以3~6 mm兰炭粉末为原料,用物理法和物理化学法活化制备活性炭,重点研究了时间、温度、水蒸气用量、浸渍比和浸渍时间对成品碘吸附值的影响,并对成品做了性能表征。结果表明,物理活化法可制备出比表面积达463.26 m2/g的活性炭,其碘吸附值达768 mg/g,收率达为46.25%;物理化学法制备的活性炭比表面积为571.31 m2/g,碘吸附值达932 mg/g,收率41.88%。孔径分析结果表明,二者的孔径主要集中在3~8 nm,属中孔发达的活性炭。     

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。     

K2CO3-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K₂CO₃为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N₂等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K₂CO₃催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^-1,亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^-1。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m²·g^-1和0.309cm³·g^-1,材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有...     

磷酸法海藻基活性炭的制备及吸附性能

以大型海藻铜藻为原料,采用H_3PO_4活化法制备活性炭,考察磷酸与藻粉的浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间对得率、亚甲基蓝吸附值、碘吸附值的影响。H_3PO_4活化法制备活性炭最佳工艺如下:磷酸与藻粉的质量比为5∶1,浸渍时间100 min,活化温度550℃,活化时间75 min。最佳制备条件下制得的活性炭碘吸附值为528. 8 mg/g,亚甲基蓝吸附值为142. 5 mg/g,得率为43. 74%,比表面积为728. 73 m2/g。pH=2条件下,铜藻基活性炭对于Cr(Ⅵ)最大吸附量和吸附率可分别到达31. 5 mg/g和85%。     

磷酸法海藻基活性炭的制备及吸附性能

以大型海藻铜藻为原料,采用H_3PO_4活化法制备活性炭,考察磷酸与藻粉的浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间对得率、亚甲基蓝吸附值、碘吸附值的影响。H_3PO_4活化法制备活性炭最佳工艺如下:磷酸与藻粉的质量比为5∶1,浸渍时间100 min,活化温度550℃,活化时间75 min。最佳制备条件下制得的活性炭碘吸附值为528. 8 mg/g,亚甲基蓝吸附值为142. 5 mg/g,得率为43. 74%,比表面积为728. 73 m2/g。pH=2条件下,铜藻基活性炭对于Cr(Ⅵ)最大吸附量和吸附率可分别到达31. 5 mg/g和85%。     

兰炭末水蒸气活化制备活性炭过程中反应温度的影响

以粒度为2.0mm~3.2mm的兰炭末为原料,采用水蒸气高温活化法制备颗粒活性炭,研究活化温度对活性炭结构与性能的影响,阐述活化过程中活性炭孔结构的形成机理,并利用SEM和全自动吸附仪对活性炭的表面形貌、比表面积和孔结构等进行分析表征.结果表明:随着活化温度的升高,活性炭的收率持续减小,碘吸附值呈现先增大后减小的趋势.当活化温度为900℃时,活性炭的收率为59.81%,其碘吸附值最大可达到812.86mg/g,BET比表面积和孔容分别为529.66m~2/g和0.298 9cm~3/g.当活化温度为600℃时,水蒸气活化过程以通孔作用为主导,700℃~800℃时为造孔阶段,而800℃~1 000℃范围内主要进行扩孔反应.     

煤重质组制备活性炭对亚甲基蓝和苯酚的吸附性能及机理研究

以童亭煤重质组族组分为原料,KOH为活化剂,制备了高比表面积活性炭,研究了碱炭比对活性炭孔结构及其吸附亚甲基蓝和苯酚性能的影响。结果表明,活性炭AC-4有最大的比表面积(3 752 m²/g),对2 000 mg/L的亚甲基蓝溶液吸附量达到最大,为1 996.74 mg/g,吸附率高达99.84%;而活性炭AC-2对120 mg/L的苯酚溶液吸附量达到最大,为107.08 mg/g,吸附率高达89.23%。活性炭对亚甲基蓝和苯酚有不同的吸附机制,对亚甲基蓝的吸附以孔隙填充为主,而对苯酚的吸附则以π-π相互作用为主。     

毛发两性活性炭的制备及表征

以毛发作为原料,磷酸为活化剂制备活性炭。采用碘值吸附、亚甲基蓝吸附、比表面积、孔径分布、Bohem滴定法、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等手段对所得产品结构特征和性能进行了表征。结果表明,以85%磷酸为活化剂,600℃高温活化1.0 h的条件下所制备出的活性炭得率为26.20%,碘吸附值为767.08 mg/g,亚甲基蓝吸附值为198.00 mg/g,比表面积为338.01 m²/g,总孔容为0.21 cm2/g,总孔容为0.21 cm³/g,平均孔径为2.45 nm。经Bohem滴定法结果表明毛发活性炭表面同时含有酸性官能团和碱性官能团,其总酸度为7.569 mmol/g,总碱度为1.320 mmol/g。说明以毛发为原料可以制备具有一定吸附能力的两性活性炭,这与传统以碳氧官能团为主的活性炭有一定的区别。     

竹炭制活性炭的研究

对竹炭的精炼、竹炭蒸汽活化法制活性炭进行了规律性研究,对碱法制活性炭作了初步探索。竹炭在煅烧(或精炼)温度大于900℃,其电阻率小于1Ω/cm,700℃以下基本为绝缘体。竹炭在用水蒸气活化时,烧失率约为50%时,碘吸附值>900mg/g,亚甲基蓝吸附值>70mL/g;当烧失率为70%时,碘吸附值>1100mg/g,亚甲基蓝吸附值>140mL/g,微孔、中孔容积>0.45mL/g,比表面积约900m2/g。KOH为活化剂,碘吸附值可>1100mg/g,亚甲基蓝吸附值>170mL/g,并有待进一步研究和开发。     

油茶壳残渣制备活性炭的工艺

以油茶壳醇浸取后残渣为原料,以磷酸活化法制备活性炭,考察了浸渍比、磷酸质量分数和活化温度等对活性炭吸附性能及其得率的影响;活性炭的吸附性能由碘吸附值、亚甲基蓝吸附值表征。结果表明,在酸/炭浸渍比为3:1、磷酸质量分数70%、活化温度500℃时,活性炭的吸附性能最佳,其碘、亚甲基蓝吸附值和得率分别为1043.29mg/g、148.5mg/g和38.77%。采用物理吸附仪在77K下测定其N₂吸附脱附等温线,利用BET法和BJH法计算比表面积和孔径分布,其比表面积为1626.45m²/g,平均孔径为4.7nm,总孔容为1.94cm³/g。同时采用FTIR和XRD分析了活性炭的表面官能团和微观结构。     

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。     

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%。     

微波辐射-KOH活化兰炭粉制备活性炭

研究了以兰炭粉为原料,KOH为活化剂,采用微波辐射法制备活性炭的可行性。探讨了微波功率、碱炭质量比和活化时间对活性炭吸附性能的影响。同时采用美国ASAP-2020吸附仪测定了所制备活性炭的N2吸附脱附等温线和孔径分布,采用红外光谱分析了样品的表面官能团。结果表明:微波功率为700 W,碱炭质量比为3,活化时间为15 min工艺条件下制得的活性炭碘吸附值为694.5 mg/g,比表面积为513.62 m2/g,总孔容为0.510 3 cm3/g,平均孔径为3.973 8 nm,该活性炭为中孔型。以兰炭粉为原料,传统加热和微波加热制备的活性炭红外光谱图其峰形基本一致,只是峰强不同。     

响应面法优化制备塑料-锯末活性炭

将梧桐锯末和聚丙烯塑料按比例混合后,采用K2CO3活化法制备活性炭,基于中心组合实验设计(CCD)的响应面法(RSM),以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为优化目标,优化工艺参数。结果表明,当塑料含量为19wt%、无水K2CO3与梧桐锯末质量比为1.73、活化温度为958℃、活化时间为91 min时,所制活性炭的性能最优,碘吸附容量为1320.97 mg/g,亚甲基蓝的吸附容量为471.95 mg/g,与二阶模型预测值接近,表明该模型具有较高的可信度。方差分析结果表明,盐料比、活化温度、活化时间提高对活性炭的碘吸附容量有显著的促进作用,而塑料含量对活性炭碘吸附容量有抑制作用;活化温度、活化时间对活性炭的亚甲基蓝吸附容量影响显著,与塑料含量均具有促进作用,而盐料比是非显著因素且有抑制作用。最优条件下所制活性炭的比表面积为1916.10 m2/g,总孔容为1.12 cm3/g,其中介孔高达70.10%。相比于单因素优化实验所制活性炭,比表面积提高了454.11 m2/g。FT-IR分析表明两种优化条件下所制活性炭的官能团基本没有变化,活性炭亚甲基蓝吸附量的提高主要是由于样品的比表面积增大。     

微波加热化学活化法制备活性炭的优化工艺研究

研究了微波加热条件下碳酸钾活化制备活性炭的工艺流程。以碳酸钾为活化剂,微波为热源,采用正交试验,研究了浸渍时间、活化剂浓度、微波功率、微波加热时间对活性炭产品性能碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、得率的影响规律,得到了最佳工艺条件,即微波功率600 W、微波加热时间6 min、碳酸钾浓度0.20 g/mL、浸渍时间24 h。制得活性炭的碘吸附值可达1189.68 mg/g、亚甲基蓝吸附值190 mL/g、得率29.48%,在该工艺条件下,制备的活性炭试样比表面积为1186.10 m²/g,总孔容积0.624 cm³/g,微孔容积0.407 cm³/g,吸附性能较国家标准有所提高。     

磷酸活化法制备糠醛渣活性炭的研究

以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及活性炭得率为考察指标,选取对糠醛渣活性炭性质影响较大的浸渍比、磷酸质量分数、活化温度、保温时间4个因素进行L₁₆(4⁵)正交试验对磷酸活化法制备糠醛渣活性炭的工艺条件进行优化。由正交试验结果得到磷酸活化的最佳工艺条件为:磷酸质量分数60%,浸渍比2.5:1,活化温度550 ℃,保温1.5 h,此条件下制得的活性炭样品的碘吸附值为839.6 mg/g,亚甲基蓝吸附值为260.3 mg/g,得率为46.8%,比表面积为830.20 m²/g,孔容积为0.502 cm³/g,孔径集中在0.8~2.5 nm,具有丰富的中孔和微孔。     

磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、 210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g,总孔容积为0.745 cm³/g,微孔孔容为0.287 cm³/g,中孔孔容为0.354 cm³/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示:在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。     

废弃辣椒秸秆高比表面积活性炭的制备及表征

以废弃的辣椒秸秆为原料,KOH为活化剂,制备高比表面积活性炭,研究了碱炭比、活化温度、炭化温度及活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明,活性炭制备的最佳工艺条件为:碱炭比为3∶1,活化温度为700℃,炭化温度为450℃,活化时间为40 min。在此条件下,制得的活性炭碘吸附值2 356.40 mg/g,亚甲基蓝吸附值41.3 mL/0.1 g,BET比表面积为2 432.135 m2/g,Langmuir比表面积高达3 270.478 m2/g,吸附总孔容为2.064 cm3/g,平均孔径为3.246 nm。SEM和XRD观察发现,辣椒秆活性炭呈不定形态,具有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构。