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铵盐浸渍预处理对活性炭性能的影响
作者:管理员    发布于:2016-10-28 10:36:41    文字:【】【】【

  料热处理学报铵盐浸溃预处理对活性炭性能的影响赵乃勤,魏娜,郭新权,李家俊(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)炭特性的影响,讨论了比表面积对活性炭吸附性能的影响。结果表明,铵盐浸渍可以明显提高活性炭的比表面积,当浸渍比为2:1时,用除尘灰制得活性炭的比表面积大值达1191.8m2/g且其合适的孔结构可以提高对二甲苯的吸附能力。对铵盐浸渍预处理的活化机理作了初步探讨。

  等)相比,活性炭(AC)具有许多且不可替代的优点111:①巨大的比表面积;②表面含有多种官能团;③具有良好的催化性能;④可在不同温度、酸度中使用,性能稳定;⑤可再生。因此,活性炭的应用领域非常广泛且日益扩大。

  国内外许多学者研究了利用工业含碳废料制取AC的方法,不仅节约资源,还可改善环境,大大降低AC的生产成本12.作者曾以除尘灰分离碳粉为原料,采用水蒸气活化法制备了煤质活性炭13.该方法工艺简单,投资小,成本低,具有较高的经济效益和社会效益。

  目前制备活性炭的主要活化方法有物理活化法(水蒸气、二氧化碳活化),化学活化法(活化剂为KOH、H3PO4、ZnCb等)及化学物理活化法。物理活化法对设备及环境污染小,但制得AC的比表面积较低,吸附性能较差。化学活化可制得高比表面积活性炭,但使用大量化学试剂,对设备腐蚀性大,污染较严重,成本较高。化学物理法是一种化学与物理相结合的方法,原料经化学试剂(磷酸盐、硫酸盐等溶液)浸渍预处理后再进行物理活化,可提高AC的活化得率及比表面积141,与化学法相比生产成本低、污染小。

  因此,试验以除尘灰分离碳粉为原料,采用化学物理法活化制备AC,研究了铵盐浸渍预处理对活性炭性能的影响。收穑日期:2⑴0+10;修订日期:2003-12-03要从事金属基复合材料。树脂某电磁功能复合材料。炭材料的开发与1.从可以看出,随着吸附时间的延长,二甲苯在活性炭上的吸附量逐渐增加,当吸附时间超过25h时,基本达到吸附平衡。由图中可看出,试样No. 3对二甲苯的吸附1的比表面积和微孔容积大,因此对二甲苯的吸附量较高。根据吸附理论,AC微孔容积的增大使微孔临近孔壁的势场互相叠加,增加了活性炭与气体分子的相互作用能,在蒸汽压力较低时发生微孔容积充填且孔径越小这种增强作用越强,吸附性能越好1671.活性炭对二甲苯的吸附性能由中两试样对二甲苯的吸附曲线比较可知,尽管No. 3的比表面积比的大1倍左右,但其对二甲苯的吸附量比No. 1稍有增加。这可能是由于试样No.3中10nm以上中孔含量减少,中孔的毛细凝聚作用减弱,降低了对二甲苯的传输通道作用所致。可见,活性炭的吸附性能与其比表面积有一定关系,同时活性炭的孔径分布对其吸附性能也有很大影响。

  为试样No. 3对氮气(7710的吸附等温线,此吸附等温线为五类吸附等温线中典型的I类等温线。

  由此可知,这种活性炭的孔隙结构为狭缝型,主要集中了大部分微孔。这种孔隙结构的活性厉气体吸附中呈现优异的吸附性能。

  氮气(77K)吸附等温线3.铵盐浸渍活化机理探讨由可以看出,铵盐浸渍后制得活性炭的孔容增大,孔径分布向更小方向变化,且微孔在活性炭中的比例增加,从而使活性炭的吸附性能有所提高。其原因可能是铵盐中高价态的磷与碳发生氧化还原反应,放出CO和⑴2气体产生一定刻蚀作用,使活化反应更容易向碳颗粒内部进行8~11,从而使孔容变深。同时铵盐溶液浸渍碳颗粒时,电离出的一部分离子渗入到碳颗粒表面的孔隙中,电离的磷酸根离子在碳颗粒表面及内部生成磷酸碳,使碳颗粒在水蒸气作用下发生反应,以水的形式脱出氢、氧原子,从而增加了碳颗粒表面的“活性点”,使水蒸气更利于在碳颗粒表面发生刻蚀,提高活性炭的比表面积。

  从实验结果看出,铵盐浸渍比对活性炭的得率及比表面积均有一定影响。这可能是由于溶液浸渍比的变化导致碳粉中的铵根离子、磷酸根、硫酸根离子的量均发生了改变,因此对活性炭的催化活化作用产生很大影响,直接影响产物活性炭的性能。

  4结论采用铵盐浸渍预处理可以提高碳材料表面的活性点,促进活化反应的进行。活化前铵盐浸渍预处理可明显提高活性炭的比表面积和活化得率。当铵盐溶液体积:碳粉质量为2:1时,活性炭的比表面积达1191.8m2,活化得率为53.0.用除尘灰分离碳粉制得活性炭的孔径在0.8nm和2~4nm均较发达,是一种优良的吸附材料。

  铵盐浸渍预处理使活性炭对二甲苯的吸附能力有所提高。

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