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活性炭素制备技术成熟、随着活化时间的增加、中孔开始塌陷变为大孔, 活性炭素的应用领域十分广泛、在应用过程中发挥作用的主要是孔结构和表而官能团、所以根据市场的需求有很多科研人员开始关注组合活化法,包括物理化学法、化学 化学法、微波-化学法等。 一、物理-化学活化法 物理化学活化法是结合物理法(CO:、水蒸气法等)与化学法(磷酸、氯化锌、氢氧化钾法等)制备活性炭的一种方法、此类活性炭具有特孔结构和表面官能团。Dolas等?)采用开心果壳与氯化锌前期浸清后,通过后续的高温CO=活化法制备了BET比表面积为3256m²/g、孔容积为1.36cm'/g的活性炭,而采用氯化钠溶液浸清的开心果壳采用高温CO:活化制备了 BET比表面积为3895m/g、孔容积为1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕榈壳为原料,先采用少量氯化锌或磷酸法活化制备具备初期窄微孔的活性炭、然后采用高温CO:活化制备了甲烷吸附用活性炭,此方法可以使得活性炭的孔结构均匀化分布、有利于甲烷的存储。 二、化学-化学活化法 化学-化学法是指结合两种不同的化学活化剂进行活化制备活性炭的方法。 采用赤桉木为原料,先使用磷酸或氯化锌活化制备早期活性炭素、然后采用氢氧化钾法进行二次化学活化、制备了具有较高微孔含量(98%)的 CO;存储用活性炭。 三、微波-化学活化法 微波-化学法是指以微波加热的方式来提供化学法(磷酸、氧化锌、氯氧化钾等)活化所需热量来制备活性炭的方法,微波加热相比传统加热方式的优点是可以大幅度缩短活化时间,可以控制在10min左右,Lu等“)以竹子为原料,采用微波加热磷酸活化法制备了比表面积为1432m/g、孔容积为 0.696cm'/g的活性炭产品、得率可达47.8%,Hesas等通过微波氧化锌 活性炭失效怎么办? 活性炭的吸附性能是因为它有发达的孔隙结构。“就象我们所见到的海绵一样,在同等重量的条件下,海绵比其他物体能吸收更多的水,原因就是它具有发达的孔隙结构。”吕长富说,活性炭的孔隙结构虽然肉眼无法看见,但是孔隙的发达程度却是难以想象的。 吕长富介绍,普通活性炭的比表面积在500~1700平方米/克。若取1克比表面积为1100平方米/克的活性炭,将里面所有的孔壁都展开成一个平面,这个面积将达到1100平方米。这意味着,这样的活性炭只要1元硬币大小(约重3g),内部的吸附面积就有一个标准足球场那么大。 活性炭活化温度的影响 活化温度是指活性炭活化时活化料的高温度,是活性炭孔性能的重要影响因素之一。采用氯化锌法活化橡子壳制备活性炭发现,在活化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃时,得到活性炭的比表面积分别为98㎡801m²/g、988m²/g和1289m²/g。Sayg山等[34]采用葡萄工业加工剩余物为原料,以氯化锌活化法制备了活性炭,研究表明活化温度由400℃升到600元比表面积SBET、总孔隙体积Vr、中间层次的孔隙体积Vmes、平均孔径D,别由819.40m²/g增加至1455m/g,0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%,2.71nm增加至6.81nm,但微孔容积Vme由25.36%降低至 5.39%。由以上分析可知,氯化锌法活性炭制备的较佳温度为600℃,过高的话化温度会导致已经生成的孔塌陷,且氯化锌的挥发量也会增加,不仅造成活就剂的浪费,生成成本提高,还导致严重的环境污染问题。 活化时间的影响 活化时间是指一定的活化温度下的保温时间,是活性炭质量的重要影响素之一。Saygh等[35]采用番茄工业加工剩余物为原料,以氯化锌活化法制备了活性炭,研究表明活化时间由0.5h升到1h,SBET、VT、V、D,分融522m²/g增加至1093m²/g,0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%
活性炭素的孔隙结构
①孔隙结构的形态。活性炭素的孔隙是在活化过程中,基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序碳(有时也从基本微晶的石墨层中除去部分碳)之后产生的孔隙,孔隙的大小、形状和分布等因制备活性炭的原料、炭化及活化的过程和方法等不同而有所差异,不同的孔隙结构能够发挥出相应的功能。1960年杜比宁把活性炭的孔分为大孔(孔径大于50nm)、中孔(或称过渡孔,孔径2~ 微孔 50nm)和微孔(孔径小于2nm)三类,这个方案已被国际纯粹与应用化学联合会所接受。在活性炭素中这三类大小不同的孔隙是互通的大孔状结构。
①孔隙结构的形态。活性炭素的孔隙是在活化过程中,基本微晶之间清除了各种含碳化合物和无序碳(有时也从基本微晶的石墨层中除去部分碳)之后产生的孔隙,孔隙的大小、形状和分布等因制备活性炭的原料、炭化及活化的过程和方法等不同而有所差异,不同的孔隙结构能够发挥出相应的功能。
活性炭素的孔道结构 通过高分辨透射电子显微镜研究表明,活性炭素中的微孔是活性炭微晶结构中弯曲和变形的芳环层或带之间的具有分子尺寸大小的间隙。孔隙的形状是形态各异的,使用不同的研究方法发现:有些是一端封闭的毛细管孔或两端敞开的毛细管孔,有些孔隙具有缩小的入口(瓶状孔),还有一些是两平面之间或多或少比较规则的狭缝状孔、V形孔等。
杜比宁分类中大孔的内表面能发生多层吸附,但在活性炭中,由于它的比例很小,所以大部分作为通路供吸附质分子进入吸附部位,但它可以决定吸附速率,因此在实际应用中也是很重要的。过渡孔在很多情况下和大孔相同,也是作为吸附质的通路从而支配吸附速率,但是过渡孔的作用却不是单纯的,它还可以作为不能进入微孔的大分子的吸附部位。活性炭的吸附作用大部分是通
活性炭素比表面积吸附现象发生在固体的表面,物体吸附能力的强弱很大程度上取决于比表面积的大小。有很多分析方法可以用来测定比表面积,其中常用的是BET法。此外还有流通法、液相吸附法、润湿热法。除此之外,通过置射线小角散射也能测定比表面积,但是BET法还是在测定活性炭比表面积方法中常用的。应用此法测定的活性炭的比表面积一般为1000m2/g。
活性炭素的分类
根据制造方法、外观形状、用途功能以及孔经大小的不同,可以将活性炭分为不同种类。从形态来看,可以分为颗粒活性炭和粉状活性炭,而颗粒活性酸叉可分为无定形和定形两大类;依据原料的不同,可以将活性炭分为焦木质、石油、煤质和树脂活性炭;根据使用功能的不同又可以分为液体吸附、催化性能、气体吸附活性炭;从制造方法来划分,又分为物理法、化学法和物理化学生活性炭。
中的微孔是活性炭微晶结构中弯曲和变形的芳环层或带之间的具有分子尺寸大小的间隙。孔隙的形状是形态各异的,使用不同的研究方法发现:有些是一端封闭的毛细管孔或两端敞开的毛细管孔,有些孔隙具有缩小的入口(瓶状孔),还有一些是两平面之间或多或少比较规则的狭缝状孔、V形孔等。
活性炭素比表面积吸附现象发生在固体的表面,物体吸附能力的强弱很大程度上取决于比表面积的大小。有很多分析方法可以用来测定比表面积,其中常用的是BET法。此外还有流通法、液相吸附法、润湿热法。除此之外,通过置射线小角散射也能测定比表面积,但是BET法还是在测定活性炭比表面积方法中常用的。应用此法测定的活性炭的比表面积一般为1000m2/g。
活性炭的分类
根据制造方法、外观形状、用途功能以及孔经大小的不同,可以将活性炭分为不同种类。从形态来看,可以分为颗粒活性炭和粉状活性炭,而颗粒活性酸叉可分为无定形和定形两大类;依据原料的不同,可以将活性炭分为焦木质、石油、煤质和树脂活性炭;根据使用功能的不同又可以分为液体吸附、催化性能、气体吸附活性炭;从制造方法来划分,又分为物理法、化学法和物理化学生活性炭。
的孔隙结构。
活性炭比表面积吸附现象发生在固体的表面,物体吸附能力的强弱很大程度上取决于比表面积的大小。有很多分析方法可以用来测定比表面积,其中常用的是BET法。此外还有流通法、液相吸附法、润湿热法。除此之外,通过置射线小角散射也能测定比表面积,但是BET法还是在测定活性炭比表面积方法中常用的。应用此法测定的活性炭的比表面积一般为1000m2/g。
活性炭的分类
根据制造方法、外观形状、用途功能以及孔经大小的不同,可以将活性炭分为不同种类。从形态来看,可以分为颗粒活性炭和粉状活性炭,而颗粒活性酸叉可分为无定形和定形两大类;依据原料的不同,可以将活性炭分为焦木质、石油、煤质和树脂活性炭;根据使用功能的不同又可以分为液体吸附、催化性能、气体吸附活性炭;从制造方法来划分,又分为物理法、化学法和物理化学生活性炭。
活性炭素再生
活性炭素再生是指通过各种处理方法,将使用过的、吸附饱和的活性炭恢复其吸附性能,以实现重复使用,降低成本和减少废弃物。1。高温条件下(通常为600-900°C),使吸附在活性炭素上的物质分解、挥发或氧化,从而恢复活性炭的孔隙结构和吸附能力。氧化剂与吸附质发生化学反应氧气存在的条件下,使吸附质氧化分解。,既节约了资源,又减少了废弃活性炭对环境的潜在污染。,又减少了废弃活性炭素对环境的潜在污染。兴趣呢?