采用超臨界水活化與水蒸汽活化工藝由果殼制備活性炭的對(duì)比研究

《采用超臨界水活化與水蒸汽活化工藝由果殼制備活性炭的對(duì)比研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、·采用超臨界水活化與水蒸汽活化工藝由果殼制備活性炭的對(duì)比研究蔡瓊黃正宏康飛宇清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系北京100084摘要以松子殼核桃殼和榛子殼為原料分別采用超臨界水直接活化和水蒸汽活化在650活化制備活性炭利用氮吸附法表征活性炭樣品的孔結(jié)構(gòu)對(duì)比研究了兩種活化工藝對(duì)所制備活性炭性能的影響結(jié)合三種果殼的熱失重行為以及在掃描電鏡SEM下觀察到的果殼和活性炭的微觀結(jié)構(gòu)探索了果殼本身的性質(zhì)對(duì)最終制備得到的活性炭的孔結(jié)構(gòu)所起的決定性作用研究結(jié)果顯示松子殼適于水蒸汽活化制備微孔活性炭榛子殼適于超臨界水活化制備具有一定中孔率的活性炭核桃殼適于水蒸汽活化制備中孔發(fā)達(dá)的

2、活性炭活化前的炭化過程有助于在活性炭中得到發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞活性炭超臨界水活化水蒸汽活化孔結(jié)構(gòu)1前言法在兩步活化中碳質(zhì)原料在惰性氣氛下熱解得到具有一定初始孔隙率的炭基體隨 活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)巨大的后在氧化性氣氛下二氧化碳或水蒸汽活比表面積和優(yōu)良的吸附性能的含碳物質(zhì)它化使比表面積和孔隙得到進(jìn)一步發(fā)展把單具有使物質(zhì)在其孔隙內(nèi)積聚保持并進(jìn)行反獨(dú)的炭化步驟省略后兩步活化可以合并為應(yīng)的能力同時(shí)保持物理化學(xué)上的穩(wěn)定性一步活化一步活化可以在較低的溫度下進(jìn)耐腐蝕[1]這些優(yōu)良的性能使活性炭被廣泛行因此可以降低能耗···縮短活化時(shí)間[3]用作吸附分離材料催化

3、材料電子能源材采用物理活化制備活性炭時(shí)要得到較高的料和生物材料尤其是在催化劑載體超級(jí)中孔率需要提高活化燒失率進(jìn)行深度活電容器生物醫(yī)學(xué)工程等新型應(yīng)用領(lǐng)域中化但深度活化導(dǎo)致活性炭的強(qiáng)度降低如要求活性炭不僅具有巨大的比表面積還要有發(fā)達(dá)的中孔[2]果采用添加造孔劑的化學(xué)活化方法來制備中孔占優(yōu)的活性炭因增加了工藝步驟而提 活性炭巨大的比表面和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)高了活性炭的成本而且這些添加劑容易對(duì) 構(gòu)是碳質(zhì)材料經(jīng)過炭化和活化的結(jié)果而活環(huán)境造成污染人類社會(huì)正努力向最優(yōu)生化反應(yīng)是影響活性炭納米孔空間最直接作產(chǎn)最優(yōu)消費(fèi)和最少?gòu)U棄的現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)用最明顯的過程目前制備活性炭的活

4、化方展的生態(tài)循環(huán)型經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)變材料的加法主要有物理活化和化學(xué)活化兩種通常使工和制備技術(shù)應(yīng)以遏制污染減輕材料的環(huán)用的物理活化方法有一步活化和兩步活化基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金No.50172028通訊作者康飛宇E-mailfykang@mail.tsinghua.edu.cn作者簡(jiǎn)介蔡瓊1978-女云南彌勒人碩士研究生主要從事多孔炭孔結(jié)構(gòu)控制的研究Emailcai-q01@mails.tsinghua.edu.cn···境負(fù)擔(dān)即減少對(duì)能源和原材料的耗費(fèi)為化中的行為探索超臨界水和水蒸汽在活化目的[4]這些問題促使我們尋求一種新的活過程中對(duì)天然果殼原料形成炭

5、的多孔結(jié)構(gòu)的影響以便于利用天然原材料制備中孔發(fā) 性炭制備和孔結(jié)構(gòu)控制技術(shù)達(dá)的活性炭超臨界水具有特殊的溶解度易改變的密度較低的粘度較低的表面張力和較高2實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)散性在許多方面都有廣泛的應(yīng)用前景2.1原料[5]關(guān)于超臨界水活化制備活性炭的研究尚由市售的核桃榛子松子去果仁后分處于起步階段西班牙的F.Salvador等利用別得到核桃殼榛子殼和松子殼洗去附著超臨界水活化木炭得到了一些有益的結(jié)的果皮后在真空干燥箱中于110干燥8h果在超臨界狀態(tài)下炭水反應(yīng)速度加快木炭得到均勻活化所制備的木質(zhì)活性炭灰分含量低且對(duì)大分子物質(zhì)的吸附能力增強(qiáng)[6]但是關(guān)于超臨界水與炭活化

6、反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的選擇性以及所制備多孔炭的納米后破碎至粒度為2mm4mm2.2樣品的制備每次活化用原料為7.0g超臨界水活化以3/min升溫到650當(dāng)溫度達(dá)到200時(shí)啟動(dòng)平流泵設(shè)定進(jìn)水流速為2.5mL/min開始進(jìn)水同時(shí)通孔空間形成規(guī)律及機(jī)理還沒有進(jìn)行深入的 過背壓壓力手柄控制壓力為32MPa活化3h探索后停止進(jìn)水爐體自然冷卻至室溫得到由于在很多領(lǐng)域中對(duì)活性炭需求量的 所需樣品日益增加降低活性炭的成本發(fā)掘適于制備活性炭的原料也是目前活性炭制備過程傳統(tǒng)水蒸汽活化在N2保護(hù)下以5/min的升溫速率加熱到650N2流量2流量中需要解決的一個(gè)問題用天然材料來

7、制備為200mL/min,通入過熱的水蒸汽(水流速為0.2mL/min)活化3h得到樣品多孔炭既可以降低活性炭的生產(chǎn)成本又2.3樣品測(cè)試可以達(dá)到廢物利用的目的這些天然原料包 所有樣品的比表面和孔結(jié)構(gòu)的信息通括植物類的木材及其鋸屑果物核殼如椰 過ASAP2010Micromeritics氮?dú)馕絻x子殼核桃殼杏核等含碳的農(nóng)業(yè)副產(chǎn) 在77K下進(jìn)行氮?dú)獾葴匚将@得比表面積品如稻殼稻草甘蔗渣糠醛渣油棕 由BET法得出[9]總孔容由相對(duì)壓力殼等等以及屬于礦物類的褐煤煙煤 P/Po=0.99時(shí)的氮?dú)馕搅哭D(zhuǎn)換為液氮體積無煙煤石油殘?jiān)徒固康萚7]由于原 得到[1

8、0]氮?dú)庖簯B(tài)的密度為0.808g/cm3微料種類的不同生產(chǎn)工藝產(chǎn)品性能也不盡 孔孔容和微孔表面積由t-plo