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可再生无机胶凝成型活性炭材料的苯吸附特性
作者:管理员    发布于:2017-11-04 14:02:51    文字:【】【】【

  硅酸盐通报可再生无机胶凝成型活性炭材料的苯吸附特性龙先兵,吴任平(福州大学材料科学与工程学院,闽侯350108)和抗压强度测试确定佳制备工艺条件。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477.52mg/g,抗压强度6.61MPa,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2.3884nm,总孔容0.2743m3/g由可以看出,随着活性炭含量的不断增加,试样的碘吸附值由249.91mg/g增加到571.70mg/g,而试样的抗压强度却从31.28MPa降低至6.09MPa.由可以看出,以水泥作为胶凝剂,可以大幅度提高成型活性炭的抗压强度,但是如果添加量较少,则不能成型;添加量过多,又会导致成型活性炭中炭含量的减少,比表面积下降,吸附性能降低。为了解决这一矛盾,在保证试样满足工业要求的一定的抗压强度下,尽量提高试样的吸附性能,所以选择活性炭含量为60wt的试样进行后续试验。

  取3g左右的试样分别置于称量瓶中,再放入含饱和苯蒸汽的干燥器中,在不同的恒温环境温度(25°C、5、0)下对苯吸附24h,如所示。由可以看出,随着环境温度的升高,试样对苯的吸附量不断降低,从25的191.9mg/g降低到50°C时的102.18mg/g.从中还可以看出,当吸附温度低于40C时,试样对苯的吸附量缓慢降低;当吸附温度高于40C之后,对苯的吸附量急剧下降。综上可知,在较低的吸附环境温度下,试样对苯具有良好的吸附效果。

  不同活性炭含量对试样性能的影响吸附温度对苯吸附量的影响3.2苯的吸附3.3苯的脱附再生循环次数对苯吸附率和残留率的影响在脱附温度为150°C、脱附时间为2h的条件下,响。具体步骤为:将试样置于30C的环境温度下对苯吸附24h后,放入150C的恒温干燥箱脱附2h,取出放入干燥器中自然冷却,后分别计算其对苯的吸附率和残留率,然后开始下一个吸、脱附试验,一共循环测试了20次由可以看出,随着循环吸附、脱附次数的增加,试样对苯的吸附率在1548范围内波动,变化趋势很小,很稳定。经过20次的循环再生后,试样对苯的吸附率仍然可以达到试样次吸附率的80左右,说明该试样对苯的吸附具有很好的循环吸附能力。试样对苯的脱附率也随着循环吸附、脱附次数的增加,变化范围不大,说明循环次数的增加对试样的脱附能力几乎没有影响。综上所述可知,实验中所制备的试样对苯具有优异的循环再生能力。

  3.4无机胶凝成型活性炭材料的微观结构为称取一定量的60wt活性炭和40wt快硬硫铝酸盐水泥,混料、成型,养护3d后制得的试样在放大不同倍数下的扫描电子显微镜照片。a为试样放大1000倍下的SEM照片,从a中可以看出,试样主要由两部分组成,块状的为活性炭,棉絮状和针状的为快硬硫铝酸盐水泥的水化产物。从图中还可以看出,快硬硫铝酸盐水泥的水化产物不影响活性炭,各自独立分布。b、c、d为试样中同一部位放大不同倍数下的SEM照片,从中可以看出活性炭表面存在发达的孔径大小不一的孔隙结构,孔的形状多样,呈椭圆形,且这些孔都为纳米级的孔,对其进行能谱分析,主要成分是碳,说明扫描电镜照片中的孔都是活性炭的孔。

  较佳试样的扫描电子显微镜照片Fig.4Scanningelectronmicroscope 4结论综合分析确定佳工艺条件为将60wt粉末活性炭与40wt快硬硫铝酸盐水泥充分混合均匀,加入35wt左右的水,进行造粒、成型,在室温下密封干燥24h,然后放入水中养护3d,制得性能良好的无机胶凝成型活性炭材料,其碘吸附值为477.52mg/g,抗压强度为6.61MPa,碳含量为47.48,吸水率为61.55,气孔率为56. 89.在吸附温度为30°C时,试样对苯吸附48h达到了饱和,其饱和吸附量为190. 74mg/g.随着吸附温度的升高,试样对苯的吸附量逐渐降低,说明较低温度有利于苯的吸附。在脱附温度为150°C、脱附时间为2h的条件下,循环吸、脱附20次后,试样对苯的吸附率可以达到试样次吸附率的85左右,表明试样对苯具有优异的循环再生能力。

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