用于甲苯吸附的生物质活性炭制备技术开发

废弃花椒枝是一种富碳生物质资源,且来源广泛,但其处理不当会造成环境污染.将废弃花椒枝资源化制备为碳材料能有效解决其处置问题,此外,制得的活性炭材料可广泛应用于吸附,催化,储能和电化学等领域,具有广阔的应用前景.本文以废弃花椒枝为生物质原料,采用多种制备方法制备花椒枝活性炭,以研究花椒枝活性炭的孔结构和表面含氧官能团对甲苯吸附性能的影响.通过N2吸附-脱附(BET),扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征技术,研究制得花椒枝活性炭的表面物理化学性质.通过动态甲苯吸-脱附测试及动力学拟合,研究制得活性炭理化性质对其甲苯吸-脱附性能的影响.通过可再生循环测试研究制得活性炭的再生性能.得出的结论如下: 1,以HNO3为助剂辅助H3PO4活化,制得以介孔结构为主的花椒枝生物质活性炭.制得的活性炭表面均含有丰富的表面含氧官能团,同时,随HNO3添加量的增加,制得生物质活性炭的比表面积,介孔比表面积和孔容均呈"火山型"变化趋势.过大的HNO3用量会造成生物质细胞壁结构的过度水解破坏,不利于孔结构的形成.3.0%HNO3添加量制得的NAC3活性炭的比表面积,介孔比表面积和孔容最大,分别达1334.7 m2/g,1053.9 m2/g和2.3 cm3/g,NAC3孔容由未添加HNO3的NAC0活性炭的1.3 cm3/g增加到2.3 cm3/g.NAC3吸附剂的甲苯吸附量达490.0 mg/g,且NAC3吸附剂具有良好的低温可再生性能. 2,以H3PO4为活化剂对花椒枝进行低温水热预处理,制得以微孔结构为主的花椒枝生物质活性炭.随着水热预处理温度上升,制得生物质活性炭的比表面积增大,微孔含量增多,且活性炭的甲苯吸附性能随微孔含量的增多而变强.180℃水热预处理温度制得得HT180活性炭的比表面积最大(1290.9 m2/g),微孔占比最高,且微孔占比由未水热预处理制得的NHT000活性炭的30.6%提升到63.6%.高微孔占比的HT180展现出最佳的甲苯吸附性能,其甲苯吸附量由NHT000活性炭的309.8 mg/g提升到532.9 mg/g,然而,活性炭吸附剂高的微孔比例不利于吸附态甲苯的脱附,因此HT180展现出差的可再生性能. 3,通过HNO3辅助H3PO4活化结合水热预处理技术,制得含有大量含氧官能团的富微孔生物质活性炭.随HNO3添加量的增加,制得生物质活性炭的比表面积,微孔含量呈"火山型"变化趋势,1.0%HNO3添加量辅助H3PO4水热预处理制得的HTNAC1吸附剂的比表面积最高,可达1547.8 m2/g,而2.0%HNO3添加量辅助H3PO4水热预处理制得的HTNAC2吸附剂的微孔占比最高,可达73.0%.过高的HNO3添加量造成活性炭被过度氧化刻蚀,故微孔比表面积减小.此外,HNO3辅助H3PO4水热预处理废弃生物质花椒枝显著增加了制得活性炭吸附剂表面的含氧官能团含量.微孔含量最高的HTNAC2吸附剂有最佳的甲苯吸附性能,其甲苯的吸附量高达669.8 mg/g,但HTNAC2吸附剂需要在较高的热处理温度下才可以实现再生.

一种具有高甲醛吸附容量的颗粒活性炭制备技术

本发明公开了一种具有高甲醛吸附容量的三维活性炭monoCF800的制备方案,属于有毒气体吸附领域.本发明的技术方案要点为:将二甲基咪唑和无水乙酸锌分别溶解于NN二甲基酰胺,将得到的两种溶液混合均匀,在室温下干燥四至五天便得到ZIF8单体,将得到的单体放入管式炉中进行800度高温碳化,便得到monoCF800.monoCF800的制备工艺简单,无污染,对环境友好.monoCF800吸附剂具有大的比表面积和高疏水性,吸附甲醛容量高,相较于市场上现有的吸附剂具有低成本,高性价比的优良特性.并且在较高湿度条件下依旧能够保持对于甲醛的高吸附容量,更适合在室温环境中使用,具有较大的实际使用前景.

生物质热解液活化法制备活性炭技术及对亚甲基蓝吸附性能研究

为加深学生对碳排放,碳中和在化学工程与能源利用领域的理解,设计了一个完全基于生物质资源的活性炭制备与吸附性能探究综合性实验.以生物质热解液替代常规化学品(如磷酸,氢氧化钾或氯化锌等)作为活化剂,以玉米芯或核桃壳为原料制备活性炭,并对其吸附性能进行研究.结果表明:浸渍时间对活性炭吸附量影响不大,浸渍比对玉米芯基活性炭吸附量影响较大.玉米芯基活性炭和核桃壳基活性炭分别在浸渍比1:12和1:8时吸附量最大,对应的亚甲基蓝吸附量分别达8.67 mg/g和14.53 mg/g.

机械力化学技术制备磷酸法活性炭及其碘吸附性能的研究

研究采用机械力化学技术制备了吸附性能良好的活性炭.试验采用Plackett—Burman(PB)实验设计和Box—BehnkenDesign(BBD)设计法对影响活性炭碘吸附值的6个条件进行筛选优化.PB实验设计与统计学分析表明酸屑比,研磨时间,活化温度,磷酸浓度是影响活性炭碘吸附值的四个关键因素.以碘吸附值为响应目标,对四因素进行BBD设计,并经响应面法优化分析得到影响活性炭碘吸附值的二阶模型,确定了机械力化学技术制备磷酸活性炭的较优操作条件为:酸屑比2.00,研磨时间22min,活化温度406℃,磷酸浓度20%,活性炭的碘吸附值达1195.23mg/g.

机械力化学技术制备复合活化剂活性炭及其亚甲基蓝吸附性能的研究

本研究采用机械力化学技术制备了良好吸附性能的活性炭,采用响应面法优化所制备活性炭的吸附性能.在单因素实验的基础上选取酸屑比,研磨时间,活化温度和磷酸浓度为影响因子,应用BBD(中心组合)进行4因素3水平的试验设计,以亚甲基蓝吸附值作为响应值,进行响应面分析.结果表明,机械力化学法制备磷酸活性炭的较优条件为:酸屑比为2.60,研磨时间为29min,活化温度为390°C,磷酸浓度为22.5 %.,活性炭的亚甲基蓝吸附值达21.5mg/g.