文档介绍：福建农林大学硕士学位论文
摘要
对磷酸木屑混化料进行低温加热,利用其自身热解过程中产生的焦油作为粘
结剂,制得强度较高的颗粒活性炭。本课题对磷酸制备颗粒活性炭的工艺条件、
塑化机理等进行了研究,为制备高强度颗粒活性炭提供了科学数据与理论依据。
以杉木屑为原料、。为活化剂,采用单因素分析和正交实验设计法,探
讨了影响颗粒活性炭孔隙结构和碘吸附值、亚甲基蓝及强度的各种制备因素,确
定了磷酸制备颗粒活性炭的最佳工艺条件:磷酸浓度为%,浸渍比为%,
捏合温度为妫蠛鲜奔湮,活化温度为妫罨奔湮
所制得颗粒活性炭碘吸附值为痝,亚甲基蓝吸附值为痝,强度
为.%,缺砻婊痝。实验结果表明:浸渍比和炭活化温度
对颗粒活性炭吸附性能的影响比较大,而捏合温度与浸渍比对颗粒活性炭强度的
影响比较大。
由于颗粒活性炭的强度随着浸渍比的提高呈下降的趋势,且下降的幅度较
大,因此提出利用复合活化剂方法制备颗粒活性炭。实验结果表明:利用复合活
化剂可以降低磷酸与木屑的浸渍比,从而提高颗粒活性炭的强度。同时复合活化
剂可以提高颗粒活性炭吸附性能。因此利用此方法可以制得吸附性能好、强度高
的颗粒活性炭。
对上述所制备的颗粒活性炭,采用比表面积和孔径分布测定仪,在虏
,通过匠毯虰法计算其比表面积和孔径分布;
并采用扫描电子显微镜和傅立叶转换红外光谱对其形貌特征及化学官能团进行
了表征。结果表明:利用复合活化剂制得的颗粒活性炭的比表面积比单一活化剂
磷酸制得的颗粒活性炭高,且以微孔为主。不同的复合活化剂可使炭化物表面官
能团及其组成结构产生变化,影响颗粒活性炭的吸附性能。扫描电子显微镜观察
可知,单一磷酸活化剂活化和复合活化剂活化对产品的外观形貌有着较明显的影
响。
关键词:磷酸、塑化、活化、颗粒活性炭、复合活化剂
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第一章绪论颗粒活性炭制备方法概述原料。煤质原料主要有无烟煤【、煤泥⒑侄笆徒埂懊夯唷龋荒局众所周知,活性炭作为多孔性含碳材料,其内部具有独特的孔隙结构和巨大的比表面积,是一种优良的吸附剂。由于其表面具有丰富的官能团,使得其表面化学反应能力强,而且活性炭具有较好的化学稳定性、机械强度及耐碱、耐酸、耐热等性能,而被广泛用于空气净化、气体分离及精制、液体和溶液脱色与净化、水处理、催化剂及其载体、医药、黄金提取、半导体应用等方面。目前已经成为制备活性炭的原料十分广泛,含碳物质均可以成为制备活性炭的原料,这些原料同样也可适用于颗粒活性炭的制备,它们主要分为两大类:煤质原料、木质原料主要指核桃壳【、木材Ⅻ、果壳‘俊⒅裰蔥、农作物秸秆【、含碳废渣【】【兜取4送猓贸净曳掷胩糠邸亢头暇郾揭蚁┡菽等原料也可以制备出质量较好的颗粒活性炭。制备颗粒活性炭方法主要是物理活化法【亢突Щ罨ā,¨。物理活化法是先将原料干燥、炭化,再将炭化料粉碎,然后将黏结剂加入粉碎炭化料中,并使其混合均匀,经成型和干燥得到颗粒炭,接着再将颗粒炭在一定温度下进行活化,最后经干燥得到颗粒活性炭产品。该法常用的活化性气体主要有水蒸气【和二氧化碳【】。物理活化法特点是活化温度高话阍左右璞竿蹲蚀螅步骤繁琐,但对环境污染相对较小。化学活化法是将原料与化学药品以一定比例混合、浸渍一段时间后,在适当温度下进行捏合塑化,然后将炭化和活化一步完成。通常使用的化学药品有琀及取D壳把芯拷隙嗟氖荋活化法,其工艺流程如图所示。化学活化法的工艺特点是活化温度低话.,易对产品的孔隙结构进行调整。但也存在一些缺点:陨璞父葱源污染环境等,使得该化学法受到一定的限制。国内外加入谢罨难芯拷隙啵夜纪年代末开始就进行了以木屑为原料、用磷酸法制备活性炭的开发研究工作,环保、食品、化工、军事等领域不可或缺的产品。福建农林大学硕士学位论文
团一一甲一回田一在世纪年代成功投入产业化应用。用磷酸活化法所生产的产品中孔孔隙峁狗⒋铮τ昧煊蚬憷ā优质的颗粒活性炭必须具备良好的吸附性能和强度。颗粒活性炭同粉状活性炭一样,其吸附性能在很大程度上取决于孔结构特征,吸附性能指标可以采用不同的方法进行分析和表征,如用亚甲蓝脱色力表示活性炭的脱色性能,其它性能指标还有碘吸附值、焦糖脱色率等。活性炭孔结构特征和比表面积通常采用吸附仪测定低温下氮气吸附等温线来获得。对于气相吸附,气体分子的尺寸通常小于甇,需用微孔发达的活性炭;对于液相脱色精制,由于液相分子尺寸比较大,需使用中孔发达的活性炭。活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微细孔结构,是活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。另外,活性炭的吸附能力还与其内部孔结构、孔径分布以及表面化学性质有很大关系。化学法