生物質資源制備高品質活性炭的研究.pdf

1、活性炭由于具有發(fā)達的孔結構和大的吸附容量,因而被廣泛應用于水處理、氣體過濾、超級電容器、催化載體等方面。制備活性炭的原料來源廣泛,幾乎所有的含碳物質都可用于制備活性炭。隨著能源危機與環(huán)境問題的日益嚴重,近年來,生物質作為一種廉價易得且大量存在的資源已受到各國研究者的廣泛關注。以生物質資源為原料制備活性炭,不僅可以降低活性炭的生產成本,同時可以解決生物質資源被當做燃料使用或被燒掉而導致的環(huán)境污染問題。本文以生物質杉木屑、核桃殼和中藥渣為原

2、料,在國內首次采用真空化學活化法,以氯化鋅為活化劑,制備了微孔活性炭和中孔活性炭吸附材料。結果表明,杉木屑、核桃殼和中藥渣均是制備活性炭的理想原材料。
　　 文中對比了真空條件下與常壓條件下制備的活性炭,解釋了真空條件能夠提高活性炭性能的原因。探討了體系壓力對活性炭孔結構的影響,結果顯示活性炭的比表面積在體系壓力為30kPa,時存在最大值。此外,活性炭的孔徑分布與體系壓力密切相關,隨著體系壓力的增大,活性炭的微孔比率逐漸下降而中

3、孔比率逐漸升高。
　　 活化溫度和劑料比是氯化鋅活化制備活性炭過程中最重要的兩個影響因素。本文詳細討論了真空條件下活化溫度和劑料比對活性炭孔結構和吸附性能的影響。結果表明,真空氯化鋅活化制備活性炭的最佳活化溫度為450℃,低于一般常壓氯化鋅活化的溫度。此外,研究了亞甲基藍在所得活性炭表面的吸附行為,測定了活性炭對亞甲基藍溶液的實際吸附效果。
　　 為了得到具有高比表面積的中孔活性炭,本文在使用真空化學活化的基礎上用0.5

4、mol/L的NaOH對原料進行預處理。結果表明,真空和堿處理條件均有利于活性炭比表面積和孔體積的提高。用堿處理后的原料,采用真空條件下活化,在450℃、劑料比為2.5時,所得活性炭的比表面積為1952m2/g,總孔體積為1.479cm3/g,中孔比率高達98％。
　　 此外,選用Doehlert設計安排實驗,在合適的范圍內,對影響氯化鋅活化法最重要的兩個因素活化溫度和浸漬比進行了優(yōu)化。結果表明,在實驗條件范圍內,對于所有的響應,