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利用废次烟叶渣制备活性炭的研究
作者:管理员    发布于:2016-11-03 10:40:24    文字:【】【】【

  活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色内部空隙结构发达比表面积大和吸附能力强的一类微晶质炭素材料。它是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体,广泛应用于几乎所有的国民经济部门和人们的日常生活中。其制备原料有木材、焦炭石油焦、果壳农作物秸杆、合成纤维、煤和废旧塑料等。其生产方法有化学法物理法和物理化学法。

  化学法制活性炭一般是将活化剂与原料混合在惰性氛围下进行热分解的方法制造,活化剂的作用是使原料中的碳氢化合物中含有的氢与氧以水的形态分解脱离,显著地降低了炭化温度。采用不同的原料、不同的生产方法以及活性炭的终加工形状,其产品的性能都有很大的差异。本文对以废次烟叶渣为原料、ZnCk作活化剂用化学炭活化法制备活性炭的工艺进行了探讨,确定了合适的工艺条件。

  1实验部分1.1主要仪器和设备恒温干燥箱,电阻炉,坩埚,精密天平,氮气瓶,玻璃仪器等。

  1.2主要试剂和原料无腐烂变质的废烟渣(重庆卷烟厂),氯化锌,重庆大学骨干教师基金资助项目。

  1)硕士生;2)博士。教授,西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆大学,重庆4⑴044而形成大量微孔结构,从而减小了毙附力另5所得r产品的碘卩吸附值由4S0L的2.2活化剂浓度对产品性能的影响由于每次实验的ZnCfc溶液体积和烟叶渣质量是一定的,所以ZnCb溶液的浓度决定了活化剂与烟叶渣质量比,而这一比值对活性炭多孔性的影响,由残留在炭化物质中的盐容积等于通过萃取而开放出来的细孔容积这一事实而得到确认。实验发现,采用ZnCfc作活化剂,炭化温度600C,炭化时间4h,用不同浓度ZnCl2溶液浸泡废次烟叶渣,所制得的活性炭吸附性能有较大的差别。用ZnCb作活化剂时,不同浓度下活性炭吸附性能见。

  由可见,当ZnCl2浓度较低时,随着ZnCl2浓度的增加,所得产品的吸附性能增加,当ZnCfc的浓度超过15(质量浓度)时,产品的吸附性能随着ZnCfc浓度的增大而减小。这可能是由于大量的Zn-Cl2覆盖在残渣的外表面,不利于内部氢氧的脱出面,ZnCl2用量过大,生产中造成的损失也就越多,生产成本随之提高,故应控制ZnCfc的浓度接近但不超过15为宜。

  2.3炭化时间对活性炭的影响取等量的废次烟叶渣,用4倍其重量浓度为15的ZnCl2溶液浸泡,而后在电阻炉通氮气、于600C下炭化不同时间,所得产品的吸附性能见。4温度对产品性能的影响取等量废次烟叶渣,在15ZnCfc浓度下浸泡时间4.5h,分别在400C~700C之间,每隔50°C炭化4.5h,产品的吸附性能见第66页。

  活化温度对活性炭性能的影响后增加缓慢,故可控制活化温度在600°C~650°C之间。

  2.5操作方式对活性炭性能的影响将两份等量的烟渣用15浓度ZnCfc溶液浸泡后,将其中一份样品于400C下炭化3 h后再用ZnCfc溶液浸渍后放入电阻炉中于625C下活化1.5h;另一份样品直接在625C炭化4.5h,用蒸馏水洗涤所得产物,在恒温干燥箱中于120 C下进行干燥。比较产品的吸附性能,发现两步生产法(先炭化再活化)比一步法(一次炭活化)产品的吸附性能有所提高(一步法碘吸附值1260mg/g,两步法碘吸附值1346mg/g),但两步法生产费时费工,ZnCb消耗增加25左右。此外,用一步法生产的活性炭碘吸附值达到美国椰壳颗粒炭PCB(碘吸附值> 1200mg/g)的规格。综合考虑生产成本及产品性能,笔者认为采用一步法生产较为有利。

  3结论用废次烟叶渣制备活性炭是完全可行的,其制备的活性炭性能优良,吸附性能不亚于商业活性炭;生产工艺既可减少原料和辅料的消耗,又有利于环境保护,其经济和社会效益明显;用废次烟叶渣制备活性炭适宜的工艺条件是:以ZnCb为活化剂,在4倍原料重量下浓度为15(质量浓度),在600°C~650°C下连续炭活化4.5h.

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