高性能铜藻基活性炭的制备及其改性研究

活性炭是一种性能良好,应用广泛的吸附剂,其传统原料来源受到资源,能源和环境等问题的限制,研究的目光逐渐从陆地转向海洋.同时,为提高活性炭的价值,通过制备工艺优化,表面改性等手段,开发具有选择性吸附能力的高品质活性炭成为当前研究热点. 本研究以一种浙江优势大型海藻——铜藻为原料,在对其进行化学组成和热重分析的基础上,分别采用ZnCl2活化法和H3PO4活化法制备活性炭.以正交试验所得最佳工艺条件下制备的铜藻基活性炭为原料,进行HNO3表面改性,考察了HNO3浓度对铜藻基活性炭表面化学性质和吸附性能的影响.将改性前后的铜藻基活性炭应用于模拟废水中的Cr6+吸附. 结果表明: (1)铜藻基活性炭性能可达木质净水用活性炭标准,是陆地传统活性炭原料的有效补充. (2) ZnCl2舌化法的最佳工艺条件为升温速率10℃·min-1,活化温度600℃,活化时间2h,浸渍比4,在保证得率超过30%的基础上,制备的活性炭比表面积2314.58m2·g-1,碘吸附值835.3mg·g-1,焦糖脱色率110.0%,性能明显优于其他大型海藻原料所制备活性炭. (3)铜藻基活性炭经HNO3氧化改性处理之后,表面含氧官能团含量增加,增大其吸附性能,但HNO3浓度过高同样会破坏其表面结构,减小吸附性能.以Cr6+的饱和吸附容量作为指标进行衡定,活性炭最佳的改性条件为:30%质量分数的HNO3溶液,对Cr6+的饱和吸附容量达49.1mg·g-1,比改性前活性炭提高了30%左右. (4) HNO3改性前,后的活性炭对Cr6+的吸附等温线可用Langmuir型吸附等温式进行拟合,吸附速率可用Lagrange准二级动力学模型拟合.

多层流化床中含氧水蒸汽活化法煤基活性炭的制备

为探究多层流化床用于粉状炭化料活化的可行性,采用多层流化床反应器,以大同煤的炭化料为原料,通过含氧水蒸汽活化法制备活性炭,考察操作条件对活性炭的吸附性能,孔结构特性及产率的影响.结果表明,与单层床和3层床相比,双层床活化满足生产高品质活性炭的需求,且能获得较高的活性炭产率.采用在第2层床供入部分氧气的分级供氧方法可提高活性炭的产率,并维持了较高的吸附能力和比表面积.在双层流化床第1层床和第2层床活化温度分别为890℃和870℃,活化剂中氧体积分数为8.9%,加料速率5 g/min,水碳比1.73的条件下,当第2层床供氧量占总氧量的体积分数为50%时,活性炭的收率达到46%,比表面积为877.1 m2/g,亚甲基蓝吸附值为226 mg/g,碘吸附值为1 025 mg/g,强度为92%,装填密度为334 kg/m3.因此,在双层流化床中采用分级供氧能确保同时实现煤基活性炭制备的高收率和高品质.

高品质活性炭的制造与性能

摘　要：