以蘭炭為原料制備均勻超微孔活性炭及其表征.pdf

1、氣體吸附分離技術(shù)可以從各種混合及工業(yè)廢氣中回收提純氫、二氧化碳、一氧化碳等氣體，具有能耗低和綜合利用效果顯著等特點(diǎn)，近些年應(yīng)用與發(fā)展迅速。吸附劑的選擇吸附性能是氣體吸附分離成功與否的關(guān)鍵性因素。由于吸附劑的分離選擇性主要通過(guò)分子大小與微孔直徑的適應(yīng)性，以型體選擇為主，所以用于氣體分離的吸附劑最重要的是應(yīng)具有均勻超微孔結(jié)構(gòu)。
　　本研究以陜西神木蘭炭粉末為原料，以少量KOH浸漬，部分水蒸氣為活化劑，采用控制熱分解的方法，制備均勻超微

2、孔活性炭。通過(guò)N2吸附、碘吸附、亞甲基藍(lán)吸附、Boehm滴定、TG/DTG、XRD、TEM和H2吸附等方法對(duì)活性炭的形貌特征、孔隙結(jié)構(gòu)及其表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。建立原料預(yù)處理、活化方式、控制熱分解條件與活性炭性能的優(yōu)化關(guān)系，探討了影響活性炭吸附性能的主要參數(shù)。
　　不同升溫程序在相同條件下制備的活性炭吸附性能差別較大，其中采用將預(yù)備料升溫至370℃，恒溫保持1h之后繼續(xù)升溫至預(yù)定活化溫度的控溫方式，制備的活性炭性能最好。氣氛組成

3、對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)也有著重要的影響。N2與水蒸氣的混合氣氛條件下制備的活性炭，其BET比表面積、總孔容和微孔率分別為598.5m2/g、0.31cm3/g和68.7％，均大于純水蒸氣氣氛和純CO2氣氛下制備的活性炭。低濃度KOH浸漬處理制備的活性炭微孔數(shù)目、比表面積和總孔容均增大，同時(shí)，表面酸性含氧官能團(tuán)的數(shù)量也有所增加。
　　以KNO3為氧化劑，經(jīng)5-15wt％KOH常溫浸漬，在部分水蒸氣氛圍下進(jìn)行控制熱分解制備超微孔活性

4、炭，利用正交試驗(yàn)方法得出的最優(yōu)水平組合是KOH濃度15％，活化溫度900℃，活化時(shí)間1h，浸漬時(shí)間24h。在最優(yōu)水平組合下制備的活性炭碘吸附值、比表面積、中值孔徑和微孔率分別為840.0mg/g、725.8m2/g、0.51nm和70.8％。該試樣中含有大量孔徑分布在0.48～0.52nm之間的均勻超微孔結(jié)構(gòu)，孔分布比較集中。變壓吸附氫的試驗(yàn)表明，最大測(cè)試壓力下(96.9Bar)，吸附量為35.30cm3/g。根據(jù)Langmuir理論估

5、計(jì)，在最大壓力113.3Bar下，最大吸附量為76.86cm3/g。所以本研究制備的均勻超微孔活性炭是PSA變壓吸附制氫氣最為適合的備選吸附劑。
　　蘭炭經(jīng)濃度為10～30％硝酸以質(zhì)量比1∶1氧化預(yù)處理，在N2-水蒸氣混合氣氛下制備活性炭?；钚蕴康馕街惦S硝酸濃度的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，亞甲基藍(lán)吸附值呈逐漸上升的趨勢(shì)，活性炭的收率略有下降，活性炭酸性官能團(tuán)的數(shù)量增加。用HNO3氧化-部分水蒸氣活化法制備的活性炭的比表面積、微孔