木质颗粒活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响研究
活性炭孔隙结构和表面化学性质对吸附氧化NO的影响_李兵
( 山东大学 燃煤污染物减排国家工程实验室， 山东 济南 250061 )
要: 采用 5 种粉末活性炭， 在间歇式流化床实验台上研究流态化活性 炭 低 温 吸 附 氧 化 NO 的 动 Boehm 滴定、 pH 测量表征 活 性 炭的 孔隙 结构和 表 面 化 学性 质。 力学过程。通过 N2 吸附、 元素分析、 摘 结果表明: 由于活性炭的原料和活化方法不同， 活性 炭 具有 不同 的 孔隙 结构和 表 面 化 学性 质， 呈现 不同的吸附氧化 NO 的动力学过程; 关联稳定阶段 NO 氧化成 NO2 的转化率和活性炭性质之间的关 系， 发现 NO 的转化率与活性炭的比表 面 积、 孔隙 容 积 和 平 均 孔 径 等 参 数 没 有 明确 的 关 系， 而是随 活性炭表面碱性官能团数量的增加而增加， 表面化学性质是影响活性炭吸附氧化 NO 的主要因素。 关键词: 活性炭; 表面化学性质; 吸附; NO; 流化床 中图分类号: TQ424. 1 ; X701. 7 文献标志码: A
( National Engineering Laboratory for CoalFired Pollutants Emission Reduction， Shandong University， Jinan 250061 ， China)
Abstract: Five kinds of powder activated carbons were investigated to the adsorption and oxidation of NO at low temperature in a batch fluidized bed reactor． The adsorbents were characterized by N2 adsorption， elemental analysis， Boehm titration and pH measurement． The activated carbons have different pore structure and surface chemical properties because of the different precursor and activation method， and present different time course of adsorption and oxidation of NO． NO conversion into NO2 in the stationary stage is correlated with the properties of activated carbons． The results show that NO conversion is independent of the pore structure such as specific surface area， pore volume， and average pore width． NO conversion increases with the amounts of surface basic functional groups． The surface chemistry is the most important factor on the adsorption and oxidation of NO for the samples used in this study． Key words: activated carbon; surface chemical property; adsorption; NO; fluidized bed 燃煤电厂烟气排放出大量的氮氧 化 物， 因 此 NO x 的 污染 防治 变 得 尤 为 迫切。 有研究 表 明， 低 温 下， 碳 质材料作为吸附剂 和 催 化 剂 可 以 有 效 脱 除 烟 气 中的 NO， 因 此活 性 炭、 活 性 炭 纤 维、 煤 焦 等 碳 质 材料 被 广 ［1 － 9 ］ 。 泛用于吸附 NO 的研究 Mochida 等［3 － 5］研究了活性炭纤维低温吸附氧 化 NO， 发现活性炭 纤 维 的比 表 面 积 和 表 面 含 氧 官 能团 共同决定了 NO 氧化成 NO2 的 转 化 率， 对活性炭纤维 进行热处理后分解了表面 含 氧 官 能团， 提高了 NO 的
活性炭的物理性质与丁烷工作容量的关系
１２ 活 性 炭 性 能 的表 征 ． 采 用 Ｍ ｅｏ ｒｉ Ｓ Ｐ２ ２ ， 液 氮 温 度 ７ 下 以 高 ｉｒ ｉｃ Ａ Ａ ０ ０ 在 ｍｅ ｔ ｓ ７Ｋ 纯氮为吸附介质 ， 相对 压 力为 １一一１的宽范 围 内测定样 在 ０ 品的 Ｎ 吸附等温线 。在 测量之 前所有 的样 品在 ３ ０ 下脱 ０
ｆｏｍ ２ ｎ ｔ ０ ｎｍ ｘ ｂｔ ｉ ｂ ａ ｅ ａ ｏ ｂａ ｌｔ ｒ １． ｍ ｏ ６． ｅ ｈｉｉｓ ｈｇｈ ｎ— ｕｔｎ ｄｓ ｒ ｂｉｉ ｙ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ａｃｉ ａｅ ａｂ ｎ ｙ ｒｓ ｔ ｔｄ ｃ ｒ ｏ ；Ｂ ｔｎ ｒ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃ ｔ ；Ｐ ｒ ｔ ｔｒ ；Ａｐ ａ ｅ ｔ ｅ ｓｔ ｖ ｕ ａ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ａ ａ ｉ ｙ ｏ ｅ ｓｍｅ ｕ ｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｉ ｄ ｙ
ｏ ｈ ｃｉ ａｅ ａ ｂ ｎ ａ ｅ ｒ ａ ｌ ｆ ｃ ｎ ｂ ｔｎ ｒ ｉ ｇｃ ｐ ｃ ｔ．ＢＷＣ ｉ ｓｒ ｎ ｌ ｎ ｕ ｎ ｅ ｙｓ ｅ ｉ ｃｓ ｒａ ｅ ｆｔ ｅ ａ ｔ ｔｄ ｃ ｒ ｏ ｓｈ ｓ ａｒ ｍａ ｋ ｂ ｅｅ ｅ ｔ ｕ ａ ｅｗｏ ｋｎ ａ ａ ｉ ｖ ｏ ｙ ｓ ｔ ｇｙ ｉ ｆ ｅ ｃ ｄ ｂ ｐ ｃｆ ｕ ｆｃ ｏ ｌ ｉ ａ ｅ ，ｐ ｒ ｏ ｕ ｎ ｏ ｅ ｓｚ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｒ ａ ｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｐ ｒ ｉｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉ 。Ａｃｉ ａｅ ａｂ ｎ ｗｉ Ｊ ｈ ｐ ｒ ｅ ｔｇ ｆｐ ｒ ｏ ｕ ｎ ｏ ｅ ｓｚ ａ ｇｎ ｉ ｏ ｔ ｔｄ ｃ ｒ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｎ ａ ｅ ｏ ｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｐ ｒ ｉｅ ｒ ｎ ｉ ｇ ｖ ｈ ｇ
Ｅｆｅ ｔ ｆＰｈｙｓｃ ｏ ｒｉ ｓ ｏ ｔｖ ｅ Ｃａ ｂｏ ｏｎ ｆ ｃｓｏ ｉａｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｆＡｃ ｉ ａｔｄ ｒ ｎ Ｂｕｔ ｎｅ Ｗ ｏｒ ｉ ｐａ ｉｙ ａ ｋ ｎｇ Ｃａ ｃ ｔ ／Ｌｉ ａ ｍｉ ｕ Ｘｉｏ ｎ，Ｄｅ ｇ Ｘｉｎｌｎ， Ｚｈ ｎ ａ ｕ ｕ
化学法木质颗粒活性炭的制备工艺与机理及其孔结构研究(摘要)
化 ａ
产 品 的 质 量 不 够 稳 定 。 因此 ， 究 磷 酸 法 活 性 炭 制 备 工 艺 和 机 理 对 指 导 生 产 有 着 十分 重 要 的 意 义 。 以 上 述 分 析 为 目标 ， 研
在 导师的指导下和大量文献 阅读 收集资料的基础上进行 了研究 ， 具体研究 内容 与成 果如下 ： １ 制备 工艺 通过在传统的杉木屑磷酸法 颗粒 活性炭工艺 中添加辅助催化 剂浓硫酸来制备高 Ｂ ） ＷＣ颗粒 活性 炭 ， 取得 了 理 想的效果 。在浓硫酸 添 加 量为 ６％ 时 ， 粒 活性 炭 的 Ｂ 颗 ＷＣ 由未 添加 浓 硫 酸 时 的 １． ／０ Ｌ提 高 到 １ ． ／ １ ９ ｇ １０ ｍ ４ ４ ｇ １０ｍ ， ０ Ｌ 效率 达到 了近 ２ ％ ； １ 中孔孔容 由 ０ ５ ８ｃ ｇ 高到 ０ ９ ９ｃ ｇ 效率达 ８ ．０ ｍ ／ 提 ．３ ｍ ／ ， ５％ ； 总孔容 由 １０ ９ｅ ｇ 高到 ． ２ ｍ ／ 提 １６ ５ｃ ｇ 效率达到近 ６ ．８ ｍ ／ ， ４％ ； 微孔容积 由 ０ ５ １ｃ ｇ提高到 ０ ７ ６ｃ ｇ 效率达 ４ ．２ ｍ ／ ．４ ｍ ／ ， ３％ ； Ｅ Ｂ Ｔ比表 面积 由 ｌ ０ ｇ ２ｍ ／ ９
学 阶 ｇ
工 ∞ 提 高到 ２ ２ ｇ 效率达 ２ 。并且 ， ３ ５ｍ ／ ， ２％ 在保证高 Ｂ ＷＣ的基础上 ， 可将 由美 国美德维 实维克 （ ａｗ ｓ ａｏ 公 司申请 专 Ｍｅｄ ｅｔ ｃ ） ｖ
程 ｇ
ห้องสมุดไป่ตู้
利中公布的高 Ｂ ＷＣ颗粒 活性炭 长达 ２ ７ ０～ ０ｈ的制备时间缩短到 ５ｈ以内 ， 制备周 期 的大幅度降低 不仅可 以降低能耗 ， 而且对生产过程 的连续 自动化 程度的提高也有帮助 。
吸附作用的应用研究综述报告
吸附作用的应用研究综述报告摘要：吸附应用最早可以追溯到远古时代，那时人类用木炭来防水吸潮。
近现代随着科技的高速发展，吸附技术广泛应用于包括化工、轻工、炼油、冶金和环保等众多领域。
根据吸附机理不同，可以分为化学吸附和物理吸附，而目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭，活性氧化铝，硅胶，分子筛等。
本文介绍了吸附的一些基础概念，并列举了吸附作用在废水净化、有机物回收、环保、医疗等方面的研究进展，并且预测了吸附技术的以后发展趋势。
关键词：吸附;活性炭;活性氧化铝;硅胶;分子筛ABSTRACT:The adsorption application can be traced back to ancient times, the early humans use charcoal to be absorb moisture. With the rapid development of science and technology in modern times, the adsorption technology is widely applied in many fields including chemical industry, light industry, oil refining, metallurgy and environmental protection, etc. Based on the different mechanisms of adsorption, it can be divided into two parts, chemical adsorption and physical adsorption. Besides, at present, common adsorbents in industry are activated carbon, activated alumina, silica gel, molecular sieve, etc. In this paper, it introduces some basic concepts about adsorption, and lists the research progress of adsorption application on wastewater purification, organic compounds recycling, environmental protection, medical treatment, and forecasts the developing trends of adsorption technology in future. KEY WORDS:adsorption; activated carbon; activated alumina; silica gel; molecular sieve1前言人类对吸附的认识和应用可以追溯到远古时代,马王堆古墓出土文物中就发现有木炭用来防水吸潮。
活性炭的孔径分布对CH4和CO2的吸附性能的影响
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｉｓ ｏ ｃｉ ａｅ ａ ｂ ｎ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｕ ｉ ｇ ｃ ｃ ｎ ｔ ｈ ｌ ｓ ｃ ｒ ｏ ｒ ｃ ｒｏ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｓ ｒｅ ｆ ａ ｔ ｔ ｄ ｃ ｒ ｏ ｓ ｗｅ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｓｎ ｏ ｏ ｕ — ｅ ｌ ａ ａ ｂ ｎ ｐ ｅ ｕ ｓ ｒ ｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ｖ ｓ ｓ ｈ ｆ
关键词 ： 活性 炭 ；变压 吸附 ；天然 气 ； 氧 化 碳 二 中图 分 类号 ： ６ ３ １ ６ ７３ ＋ Ｏ １． ：０ ４ ．１ ７ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —８ １ ０ １ ６１５ —６ ０ １ ６ （ １） —０ ３０ ４ ２ ０
Ｅｆｅ ｔｏ ｒ ｉ ｅ Ｄｉｔ ｉ ｉ ｎ ｏ ｆ ｃ ｆＰｏ ｅ Ｓ ｚ ｓ ｒｂｕｔｏ ｎ Ａｄｓ ｒ ｔｏ ｐ ｃ ｔｅ ｆＡｃ ｉ ａ ｅ ｏ ｐ ｉ ｎ Ｃａ ａ ｉｉ ｓｏ ｔｖ ｔ ｄ
采 用 日本 理学 Ｄ ｍ ｘｒ 型 Ｘ射 线 粉末 多 晶衍 ／ａ． Ａ 射 仪（ Ｒ ） Ｘ Ｄ 对系列 活性炭 进行 晶相分析 ， 使用 Ｃ ｔ ｕＫｃ
控制 温室气 体 的排放就 势在必 行
目前 ， 离 Ｃ ４ Ｃ 分 Ｈ 中 Ｏ 的方法 主要 有 吸 收分 离 法 、膜 分 离 法 、吸 附 分离 法 以及 低 温 分离 法 等 方 法阿 。随着 性能 优 良的新 型吸 附剂 的出现 和 吸 附工 艺 的发 展 ．使 得采 用 吸附分离 法来分 离天然 气 中的
吸附 量 的 活性 炭 上 对 Ｃ 有 最 小 的 吸 附量 。采 用 变 压 吸 附法 测 试 了该 系 列 活性 炭 彳 ５℃时 对 ｎＨｎ ＝ ： Ｈ具 Ｆ２ ｃ： ９１的混 合 气 体 的 分
木质颗粒活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响研究
ｄ ｂ ｈ ｏ ｅ ｅｗｅ ｎ０． ａ ｏ ｔ ｒａ ｄ １ ０ ｎ ｎ ｍｅ ｅ ．Ｂｅ ｉ ｅ ， ｓｆ ｒｍａ ｒ ｐ ｒ ｉ ｐ ａ ｓｕ ａ ｐ ｅ ｉｂ ｅ ｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ｙ ｔ ｅ ｐ ｒ ｓｂ ｔ ｅ ５ ｎ ｎ ｍｅ ｅ ｎ ． ａ ｏ ｔ ｒ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｏ ｅ， ｌ ｙ ｎ ｐ ｒ ｃａ ｌ ｏ ｅ ｉ ｈ ｄ ｏ ｔ
第 ２期
： ４月 林 产 化 学 与工 业 Ｃｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｉ ｄ ｔ ｆＦｏ ｅ ｔＰ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓｒ ｎ ｎ ｕｓｒ ｏ ｒ ｓ ｒ ｄ ｃ ｓ ｙ
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ ２ Ｉ３ ． Ａｐ ． ｒ ２０１ ２
木 质 颗 粒 活 性 炭 的 孔 结 构 对 丁 烷 吸 附 性 能 的 影 响 研 究
摘 要 ： 对 ５种 不 同 工 艺 制 备 的 杉 木 颗 粒 活性 炭 的 丁 烷 活性 、 烷 工作 容 量 、 烷 持 附性 与 孔 结 丁 丁
构之 间的关 系进行 了研 究。结果表 明： 丁烷吸 附性 能与活性炭样 品的 比表面积 、 容积和孔 径分 布 孔
刀 系。对 丁 烷 活 性 起 作 用 的 孔 主 要 集 中 在 １ ６～ ．０ｎ 对 丁 烷 工 作 容 量 有 显 著 影 响 的 孔 径 介 于 联 ．１ ２ ０ ｍ；
： 作 用 ， 孔为 吸 附质 进入 微孔 、 要 大 中孔 提供 通 道 。活性 炭 对 丁烷 的 吸附可 以反 映活性 炭 的气 相 吸 的好 坏 ， 是 国际上 表 征 活性炭 气 相 吸 附性 能 的 主要 指 标 。研 究 活性 炭 的孔 结 构 对 丁 烷 吸 附 性 也 响是 一项 既 有 意义 又 有实 用价 值 的工 作 。本 研 究选 取 了 ５种不 同工 艺 的木 质 颗 粒 活性 炭 ， 试 测 ‘ 吸附 性能 和 孔结 构参 数 ， 重 阐述 了活 性 炭 的丁烷 吸 附和 解 吸性 能与 孔 隙结 构之 间的关 系 。 烷 着
活性炭的孔隙结构和表面酸性对其香料吸附性的影响
Ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｙ ｔ ａ ｎ ｄ Ａｃ ｉ ｄ Ｆ ｕ ｎ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｌ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ ｓ ｏ ｆ Ａｃ ｉ ｔ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ
活性炭孔结构对吸附性能影响的研究进展精品文档17页
碳材料孔控制研究进展简要说明炭材料孔的形成、分类和描述，之后评述了控制碳材料孔结构技术的的重要性。
评述了四种碳材料成孔机理和多种孔描述技术的优略，然后从VOC处理及回收利用、水净化、汽车尾气处理、CO2的可逆不可逆吸附和电极材料5个方面来说明在碳材料中孔结构控制的重要性。
最后介绍了孔结构控制技术，包括大孔控制、中孔控制、微孔控制。
Abstract: Techniques for controlling the pore structure and its importance in carbon materials are reviewed after a brief explanation on formation mechanism and classification and characterization of pores. The understanding of four kinds of pore-forming processes are reviewed and then five application areas are presented to show the importance of pore structure control in carbon materials, which included VOC treatment and recycling，Water purification，gasoline vapor adsorption, CO2 capture, and carbon electrodes for electric double layer capacitors. Pore structure control techniques are shown, including the macroporous control, mesoporous control and micropore control.活性炭是一种具有丰富内部孔隙结构、高空隙率和较高比表面积的六方晶格型碳。
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》篇一一、引言随着工业化的快速发展，气体混合物的分离与纯化变得日益重要。
活性炭作为一种优良的吸附材料，因其独特的孔结构及高比表面积，在CO2和CH4等气体的吸附分离中具有广泛应用。
本文旨在探讨活性炭的孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响，以期为相关研究与应用提供理论支持。
二、活性炭孔结构概述活性炭的孔结构主要由微孔、介孔和大孔组成。
微孔直径小于2纳米，介孔直径在2-50纳米之间，大孔则大于50纳米。
不同直径的孔隙对气体的吸附性能具有重要影响。
此外，孔的体积、形状及连通性也是影响活性炭吸附性能的关键因素。
三、CO2和CH4的吸附特性CO2和CH4都是常见的气体分子，但它们的吸附特性有所不同。
CO2分子较小，具有较高的极化率，因此在活性炭上的吸附能力较强。
而CH4分子较大，极化率较低，吸附能力相对较弱。
因此，活性炭的孔结构对这两种气体的吸附分离性能具有显著影响。
四、活性炭孔结构对CO2和CH4吸附的影响1. 微孔对吸附的影响：微孔是活性炭中最重要的吸附位点，对于CO2的吸附尤为重要。
由于CO2分子较小，能够进入微孔内部，从而形成较强的物理吸附。
而CH4由于分子较大，进入微孔的难度较大，导致其在微孔中的吸附量较低。
因此，微孔的数量和分布对CO2的吸附性能具有重要影响。
2. 介孔和大孔对吸附的影响：介孔和大孔为气体分子提供了扩散通道，有利于提高气体在活性炭中的扩散速率。
此外，这些孔隙还能够为气体分子提供额外的吸附位点。
对于CO2和CH4而言，介孔和大孔有助于提高两种气体的总吸附量，尤其是在高压力下。
然而，介孔和大孔的比例和分布也会影响两种气体间的分离效果。
3. 孔结构对分离性能的影响：由于CO2和CH4的吸附特性差异，活性炭的孔结构对于两者的分离性能具有重要影响。
具有较多微孔的活性炭更有利于CO2的吸附，而介孔和大孔的适当比例则有助于提高两种气体间的分离效果。
孔道结构对多孔材料气体吸附性质影响的理论
孔道结构对多孔材料气体吸附性质影响的理论研究†曹风雷, 孙淮*上海交通大学化学化工学院，上海 200240*E-mail:huaisun@气体的吸附和分离是多孔材料一个重要的应用领域。
多孔材料可以形成不同拓扑结构的一维、二维或三维孔道。
除了多孔材料的化学组成外，孔道结构也对材料的吸附性质有很大的影响，主要体现在吸附动力学和自由体积方面。
传统基于GCMC方法的模拟计算忽略了吸附动力学的影响。
文献研究表明[1]，模拟计算高估GME类型ZIF材料的吸附曲线近一倍。
扣除ZIF-68材料中小孔道的吸附分子，实验的吸附曲线就能得到重现。
我们的研究表明，CO2分子不能到达小孔道是由分子在小孔道中的吸附动力学因素决定的,CO2分子进入小孔道的活化位垒达到了35 KJ/mol，从而堵塞了材料中的小孔道对气体分子的吸附。
多孔的活性炭孔材料，在工业生产中有着广泛的应用[2]。
活性炭是无定形的，由许多不同直径大小的孔道结构组成。
对这类材料吸附性质的模拟，我们可以通过计算不同孔道中气体分子的吸附势能面，通过热力学模拟计算出不同孔道的吸附量，然后根据活性炭材料的孔道尺寸分布曲线，拟合出活性炭材料的吸附曲线。
关键词：孔道结构；多孔材料；气体吸附；模拟计算参考文献[1] 13. Babarao, R.; Dai, S.; Jiang, D.-E. Effect of Pore Topology and Accessibility on Gas Adsorption Capacity in Zeolitic−Imidazolate Frameworks: Bringing Molecular Simulation Close to Experiment. J. Phys. Chem. C2011, 115: 8126-8135.[2] Ihm, Y.; Cooper, V. R.; Gallego, N. C.; Contescu, C. I.; Morris J. R. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1.†国家重点基础研究发展计划（973 计划）2014CB239702，国家自然科学基金（21073119，21173146），中国工程物理研究院，宝洁科技（北京）有限公司资助。
粉状活性炭的孔结构对催化性能的影响研究
粉状活性炭的孔结构对催化性能的影响研究活性炭作为一种重要的多孔吸附材料，具有广泛的应用领域。
而粉状活性炭作为一种常见的形态，在催化反应中也发挥着重要的作用。
本文将重点研究粉状活性炭的孔结构对其催化性能的影响。
活性炭的孔结构是指其内部孔隙的大小、形状和分布。
主要包括微孔、介孔和巨孔。
微孔是指孔径在2纳米以下的孔隙，介孔是指孔径在2-50纳米之间的孔隙，巨孔是指孔径大于50纳米的孔隙。
这些不同大小的孔隙对于活性炭的催化性能具有重要影响。
首先，微孔结构对催化性能的影响是非常明显的。
微孔具有较高的比表面积和吸附能力，能够有效地吸附反应物和催化剂，进而提高催化反应的速率。
尤其是在液相催化反应中，微孔结构可以提供更多的活性位点，增强反应物与催化剂的接触，从而增加反应的效果。
此外，微孔结构还具有较高的承载能力，能够保持催化剂的稳定性，并提高其循环使用的寿命。
其次，介孔结构对催化性能也有一定的影响。
介孔具有较大的孔径，能够提供更大的内部空间，使反应物和催化剂更容易进入活性中心。
介孔结构对于大分子的吸附和反应尤为重要，可以减缓反应物在表面扩散的速度限制，提高反应的速率和选择性。
此外，由于介孔结构具有较低的阻塞效应，在液相反应中可以减少传质阻力，提高反应的效果。
最后，巨孔结构对催化性能的影响相对较小。
巨孔具有较大的孔径，进口口径大于50纳米。
巨孔对于气相反应而言更为重要，因为气体分子更容易进入巨孔结构中。
在气相催化反应中，巨孔结构可以提高反应物的传质润湿，减少传质阻力，并且降低不良气体分子的积聚，提高反应的效果。
然而，在液相反应中，巨孔结构在提高催化性能上的作用有限，因为液体分子的扩散速率较慢，无法充分利用巨孔结构。
总之，粉状活性炭的孔结构对其催化性能具有重要的影响。
微孔结构能够增加比表面积和活性位点，提高反应物的吸附和催化活性。
介孔结构可以提高反应物的扩散速率，减少传质阻力。
而巨孔结构对气相反应具有一定的促进作用。
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》范文
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》篇一一、引言随着工业化的快速发展，气体混合物的分离与纯化已成为重要的工业过程。
在众多气体中，二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的分离尤为关键，因为它们在能源、环保及化工领域有着广泛的应用。
活性炭因其高比表面积、丰富的孔结构和良好的吸附性能，成为实现这两种气体有效分离的常用材料。
本文旨在探讨活性炭的孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响。
二、活性炭孔结构概述活性炭的孔结构是其重要的物理性质之一，它由微孔、中孔和大孔组成。
微孔主要影响活性炭的比表面积和吸附容量，中孔则影响传质速率和扩散性能，而大孔则起到连接微孔和中孔的作用，对整体吸附过程有重要影响。
三、活性炭孔结构对CO2吸附性能的影响CO2分子较小，具有较高的极化率和四极矩，因此更容易被活性炭的微孔吸附。
活性炭的微孔结构越发达，其比表面积越大，对CO2的吸附能力越强。
此外，中孔和大孔的存在也有助于提高CO2的扩散速率和传质效率。
因此，具有合适孔径分布和较高比表面积的活性炭对CO2的吸附性能较好。
四、活性炭孔结构对CH4吸附性能的影响相比CO2，CH4分子的尺寸较大，且极化率较低。
因此，CH4主要被活性炭的中孔和大孔吸附。
具有适当大小中孔和大孔的活性炭，能够提供较好的传质效率和扩散速率，从而提高CH4的吸附量。
此外，微孔的存在也有助于增加CH4的吸附容量，但相对CO2来说，其影响较小。
五、活性炭孔结构对CO2/CH4吸附分离性能的影响在CO2/CH4混合气体的吸附分离过程中，活性炭的孔结构起着关键作用。
具有适当微孔、中孔和大孔结构的活性炭，可以同时实现CO2和CH4的有效吸附。
通过调整活性炭的孔径分布和比表面积，可以优化其对CO2和CH4的吸附选择性，从而实现二者的有效分离。
此外，中孔和大孔的存在还有助于提高混合气体的传质效率和扩散速率，进一步提高分离效果。
六、结论活性炭的孔结构对CO2和CH4的吸附分离性能具有重要影响。
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》篇一一、引言随着工业化和能源消费的快速增长，碳捕获和碳氢气体分离已成为环境治理和工业过程的关键技术。
其中，活性炭因具有高度发达的孔结构和较大的比表面积，在气体吸附和分离领域显示出显著的应用潜力。
CO2和CH4是重要的工业排放和天然能源资源中的气体分子，研究活性炭的孔结构对其吸附分离性能的影响具有重要的现实意义。
本文将围绕这一主题展开论述，通过分析不同孔径活性炭的吸附特性和吸附机制，探讨其在实际应用中的潜在价值。
二、活性炭孔结构概述活性炭的孔结构主要由微孔、中孔和大孔组成。
这些孔径的大小和分布对活性炭的吸附性能起着决定性作用。
微孔主要影响分子尺度的吸附过程，中孔和大孔则影响传质速率和吸附容量。
CO2和CH4分子尺寸的差异使得它们在活性炭上的吸附行为有所不同。
三、CO2在活性炭上的吸附机制CO2分子具有较高的四极矩和极化性，使其在活性炭上的吸附主要通过物理吸附和化学吸附两种机制。
活性炭的微孔和中孔提供了丰富的吸附位点，使得CO2分子能够在这些位点上形成偶极-偶极相互作用。
此外，对于具有更强碱性表面的活性炭，还可以发生碱性表面的CO2化学吸附。
因此，合理的孔结构能有效地增强CO2的吸附能力。
四、CH4在活性炭上的吸附机制与CO2相比，CH4分子的极化性较低，因此其吸附主要依赖于物理吸附机制。
CH4分子在活性炭上的吸附主要发生在微孔中，其吸附能力受微孔体积和孔径分布的影响较大。
对于大孔和中孔来说，它们虽然有助于提高传质速率，但对CH4的吸附容量影响较小。
五、活性炭孔结构对CO2/CH4吸附分离性能的影响活性炭的孔结构对CO2/CH4吸附分离性能具有显著影响。
一方面，合理的微孔和中孔比例可以同时增强CO2的吸附能力和CH4的传质速率；另一方面，通过调整活性炭的表面化学性质，可以增强其与CO2之间的化学相互作用，从而提高CO2的选择性吸附。
此外，大孔的存在有助于提高气体在活性炭内的扩散速率，从而缩短传质路径和提高整体吸附效率。
制备工艺对活性炭中孔分布影响的研究
制备工艺对活性炭中孔分布影响的研究活性炭是一种重要的吸附材料，在环境保护、水处理、气体分离等领域具有广泛的应用。
活性炭中的孔结构对其吸附性能起着决定性作用，因此研究制备工艺对活性炭中孔分布的影响具有重要意义。
制备工艺对活性炭中孔分布的影响主要体现在孔径和孔容上。
孔径是指活性炭中孔的大小，孔容是指活性炭中孔的数量。
不同的制备工艺可以调控活性炭中孔的分布，从而改善其吸附性能。
碳化剂是影响活性炭孔径的重要因素之一。
常用的碳化剂有木质素、聚苯胺、聚苯乙烯等。
不同的碳化剂在炭化过程中会产生不同的气体，进而影响活性炭中孔的形成。
例如，木质素炭化过程中产生的气体主要是CO和CO2，而聚苯胺炭化过程中产生的气体主要是N2和NH3。
这些气体的不同特性会导致活性炭中孔径的差异。
炭化温度也是影响活性炭孔径的重要因素。
炭化温度的升高会促进碳化剂的分解，进而增加活性炭中的孔径。
然而，炭化温度过高也会导致活性炭孔径过大，降低其吸附性能。
因此，选择适当的炭化温度对于控制活性炭中孔径分布至关重要。
除了碳化剂和炭化温度，激活剂也会影响活性炭中孔的分布。
激活剂可以改变活性炭的表面化学性质，进而影响孔的形成。
常用的激活剂有氢氧化钾、氢氧化钠等。
不同的激活剂会产生不同的酸碱性，从而影响活性炭中孔的大小和分布。
综上所述，制备工艺对活性炭中孔分布有着重要的影响。
通过选择合适的碳化剂、炭化温度和激活剂，可以调控活性炭中孔径和孔容，从而改善其吸附性能。
未来的研究可以进一步探索制备工艺对活性炭中孔分布的影响机制，以提高活性炭的吸附性能，满足不同领域的应用需求。
粉状活性炭的孔结构构建及其对催化性能的影响研究
粉状活性炭的孔结构构建及其对催化性能的影响研究摘要：粉状活性炭作为一种常见的催化剂载体，其孔结构对催化性能具有重要影响。
本文通过研究不同孔结构的粉状活性炭的制备方法及其在催化反应中的应用，探讨孔结构对催化性能的影响，并提出一些进一步的研究方向。
1. 引言活性炭被广泛应用于吸附、分离、催化等领域，其中粉状活性炭因其大比表面积和优良的吸附性能而备受关注。
然而，粉状活性炭表面积的增加可能会导致孔径的减小，从而对其催化性能产生负面影响。
因此，深入研究粉状活性炭的孔结构对催化性能的影响具有重要意义。
2. 孔结构的构建方法2.1 物理法物理法制备粉状活性炭通常涉及高温碳化和活化过程。
在高温下，原料经过干馏和热解过程，形成一定孔径的颗粒状活性炭。
然后，通过活化处理，进一步形成更多的微孔和介孔结构。
物理法制备粉状活性炭简单易行，但对孔结构的调控有限。
2.2 化学法化学法以某些物质的化学反应为基础，通过合成过程来构建粉状活性炭的孔结构。
例如，采用硝酸处理活性炭可形成大量氮化物，有效地增加活性炭的孔结构和比表面积。
化学法制备粉状活性炭具有较高的孔结构可控性，但在合成过程中需要注意处理条件和处理剂的选择。
2.3 模板法模板法是一种常用的制备有序孔结构的方法。
通过选择特定的模板物，可以在粉状活性炭的制备过程中形成一定孔径和有序孔道。
常用的模板包括硬模板（如介孔硅）和软模板（如聚合物）。
模板法制备的粉状活性炭具有高度有序的孔结构，具有较好的吸附和催化性能。
3. 孔结构对催化性能的影响3.1 微孔结构对活性中心的负载和扩散影响微孔结构是粉状活性炭中最常见的孔结构之一，对催化剂的活性负载和反应物质的扩散起到重要作用。
较小的孔径有利于活性中心的负载，增加活性位点数目；而合适的孔径能够提高反应物质的扩散速率，促进反应。
3.2 介孔结构对反应物质的扩散和传质影响介孔结构是指孔径在2-50 nm之间的孔道。
与微孔相比，介孔具有更大的孔径，有利于大分子物质的扩散。
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》篇一一、引言随着工业化的快速发展，温室气体的排放问题日益严重，其中CO2和CH4是主要的温室气体之一。
为了有效控制温室气体的排放，研究并优化气体的吸附分离技术成为了一个重要的研究方向。
活性炭因其高比表面积、丰富的孔结构和良好的吸附性能，在气体吸附分离领域中发挥着重要作用。
本文着重探讨了活性炭的孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响。
二、活性炭孔结构简介活性炭的孔结构是决定其吸附性能的关键因素之一。
其孔隙按照大小可大致分为微孔（小于2nm）、中孔（2nm-50nm）和大孔（大于50nm）。
这些不同尺寸的孔对气体的吸附分离具有显著影响。
三、CO2的吸附分离与活性炭孔结构的关系1. 微孔结构对CO2的吸附影响：由于CO2分子尺寸较小，微孔结构提供了大量的吸附位点，有利于CO2的物理吸附。
同时，微孔的尺寸与CO2分子尺寸相近，有利于CO2分子的扩散和吸附。
2. 中孔和大孔结构的作用：中孔和大孔为气体分子提供了通道和扩散空间，能够促进气体在活性炭内部的传输，提高吸附速率和效率。
同时，中孔和大孔也提供了一部分有效的吸附位点，特别是与CO2之间的范德华力相对较强。
四、CH4的吸附分离与活性炭孔结构的关系相较于CO2，CH4的分子尺寸较大，因此在微孔中的吸附量相对较少。
然而，中孔和大孔为CH4提供了更多的扩散空间和吸附位点。
此外，由于CH4是惰性气体，与活性炭之间的范德华力较弱，因此对孔结构的尺寸和形状较为敏感。
五、活性炭孔结构对CO2/CH4分离性能的影响1. 优先吸附效应：由于CO2分子尺寸小且与活性炭之间的相互作用力强于CH4，因此活性炭优先吸附CO2分子，使得两者能够达到有效的分离效果。
同时，良好的孔结构和适中的比表面积能显著提高CO2/CH4的选择性吸附。
2. 动力学扩散影响：合理的中孔和大孔结构有利于气体的扩散和传输，从而提高整体的气体分离效率。
六、结论活性炭的孔结构对CO2和CH4的吸附分离性能具有显著影响。
活性炭吸附气相有机物的机理研究
活性炭吸附气相有机物的机理研究活性炭作为一种常见的吸附材料，在工业污染控制、空气净化等领域得到了广泛应用。
它的吸附能力主要来自于其具有大量的微孔和介孔，表面积较大，因此能够有效地吸附气相中的有机物。
本文将讨论活性炭吸附气相有机物的机理研究，分为以下几个方面。
一、活性炭的结构特征活性炭通常是由木材、煤、石油焦等天然或人工碳质物质制备而成。
其主要特征是具有非常多的微孔和介孔结构，同时表面积也比较大，从而使其具有很好的吸附能力。
其中，微孔的直径一般小于2纳米，介孔的直径则在2-50纳米之间。
此外，活性炭的表面具有很强的极性，因此可以和绝大部分的有机物发生相互作用。
二、活性炭吸附有机物的机理活性炭吸附有机物的机理比较复杂，主要是由物理吸附和化学吸附两种作用相互叠加而成。
其中，物理吸附是指有机物与活性炭表面之间的弱吸附作用，如范德华力、氢键、静电作用等。
物理吸附的特点是能够形成可逆的吸附，不破坏有机物的分子结构，且随着温度的升高而逐渐减弱。
而化学吸附则是指有机物与活性炭之间发生化学反应，形成一种化学键结构。
除了物理吸附的基本作用外，化学吸附还需要有活性炭表面具有活化位点，而不是随机的碳簇。
化学吸附的特点是吸附效果强，但是一旦发生化学反应，就无法再恢复原来的形态，且相应的吸附热也较高。
三、影响活性炭吸附有机物的因素影响活性炭吸附有机物的因素比较多，主要包括以下几个方面：1.活性炭的孔径和孔容活性炭的孔径和孔容直接决定了其吸附作用的效率和选择性。
当有机物分子大小与活性炭孔径大小相当时，吸附效率最高。
而当有机物分子小于孔径时，会因为空间分配不当而失去吸附能力；当有机物分子大于孔径时，则会被排斥出去。
2.有机物的性质有机物的种类和性质对其在活性炭上吸附的效果有很大的影响。
一般来说，极性较强的有机物在活性炭上吸附效果较好，而极性弱的有机物在活性炭上吸附效果相对较弱。
3.环境条件环境条件也对活性炭吸附有机物的效果产生了较大的影响。
磷酸法自成型木质颗粒活性炭孔隙结构分析及其甲烷吸附性能
磷酸法自成型木质颗粒活性炭孔隙结构分析及其甲烷吸附性能林冠烽;蒋剑春;吴开金;蔡政汉;孙康;卢辛成【期刊名称】《林产化学与工业》【年(卷),期】2016(36)5【摘要】以杉木屑为原料,在不额外添加粘结剂的工艺下,采用磷酸活化法制备自成型颗粒活性炭,并对其活化工艺、孔隙结构和甲烷吸附性能进行了分析.结果表明:随着活化温度的升高,颗粒活性炭的吸附性能先升后降,450 ℃时吸附性能最佳,强度不断升高;浸渍比的增加有利于颗粒活性炭吸附性能的提高,不利于其强度的增大.氮气吸附等温线和压汞法分析表明:颗粒活性炭具有发达的微孔、中孔和大孔结构,浸渍比的增加有利于颗粒活性炭比孔容积的增加,不利于堆积密度和表观密度的增加.在活化温度450 ℃,压力3.4 MPa时单位质量和单位体积的颗粒活性炭的甲烷吸附值在浸渍比1.25时达到最大,分别为125.6 mL/g和115.2 L/L.%Preparation of granular activated carbon (GAC) by phosphoric acid activation from fir wood powder were analyzed without any other binder.The activation process,pore structure and methane adsorption of the synthesized GAC were also tested.The results showed that with activation temperature increasing,the adsorption capability of the GAC rose first and fell later, the abrasion strength was steadily improved and the optimum temperature was 450 ℃.With increasing of impregnation ratio,the adsorption capability of the GAC increased,however the abrasion strength decreased.The analysis of nitrogen adsorption isotherm and mercury injection method showed that the GAC possessed a large number of micropore,mesoporeand macropore.The increase of impregnation ratio was favorable for the increase of pore volume, but the bulk density and apparent density decreased.The methane adsorption value of the unit mass and the unit volume of the GAC reached the maximum 125.6 mL/g and 115.2 L/L with the impregnation ratio of 1.25, activation temperature 450 ℃ and pressure 3.4 MPa.【总页数】6页(P101-106)【作者】林冠烽;蒋剑春;吴开金;蔡政汉;孙康;卢辛成【作者单位】福建农林大学金山学院, 福建福州 350002;福建省林业科学研究院, 福建福州 350012;中国林业科学研究院林产化学工业研究所, 江苏南京 210042;福建省林业科学研究院, 福建福州 350012;福建农林大学金山学院, 福建福州350002;中国林业科学研究院林产化学工业研究所, 江苏南京 210042;中国林业科学研究院林产化学工业研究所, 江苏南京 210042【正文语种】中文【中图分类】TQ351.2【相关文献】1.禹州煤田煤系泥页岩黏土矿物对孔隙结构和甲烷吸附性能的影响 [J], 彭超;潘结南;万小强;朱绍军;王小玉;董永智2.天然气吸附剂的开发及其储气性能的研究Ⅴ--吸附剂成型与型炭甲烷储存特性研究 [J], 刘铁岭;陈进富;刘晓君3.木质颗粒活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响研究 [J], 刘晓敏;邓先伦;朱光真;王国栋;许玉4.煤体理化性质对其孔隙结构和甲烷吸附性能影响的研究进展 [J], 付学祥;张登峰;降文萍;伦增珉;赵春鹏;王海涛;李艳红5.磷酸法自成型木质颗粒活性炭的制备过程与机理研究(摘要) [J], 林冠烽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
丁烷吸附用颗粒活性炭的制备研究
6
林 产 化 学 与 工 业
1. 1. 1 原料 木屑 ,含水 10% ,粒度为通过 12目筛 。磷酸 ,化学纯 ,质量分数 85%。 1. 1. 2 方法 研究工艺路线如下 :
第 25卷
将 150 g的木屑按一定比例与一定浓度的磷酸溶液混合 ,在一定温度下搅拌捏合 ,当物料的粘滞性 消失 、呈松散状态时挤压成型 。成型后的颗粒料经干燥硬化后 ,进行炭活化 。干燥硬化温度为 120 ～ 180 ℃,炭活化是在固定床式装置中进行 ,温度 450～500 ℃,时间 50～180 m in。将经活化后的颗粒活性 炭漂洗至 pH 值 5～6之间 。 1. 2 分析方法
随着经济的发展和城市化进程的加快 ,汽车数量在逐年增加 ,汽车排出的废气便成为城市大气的主 要污染源之一 。作为汽油的主要成分 ———C4 ～C12的烷烃 ,由于其沸点较低 (沸点范围约 40～200 ℃) , 在汽车停车或减速时 ,由于发动机长时间运转而产生的热量足以使汽油中的易挥发组分蒸发出来 ,因而 汽油就会从汽油箱内散发出来 ,弥漫到车厢内乃至大气中 ,成为汽车废气的主要成分 。目前 ,国外大都 采用活性炭罐吸附回收汽油 ,以达到净化的目的 [1 ] 。而这就需要大量的颗粒活性炭用于汽油回收 。这 种颗粒活性炭的吸附性能主要是以正丁烷吸附时的工作容量 ( g /100mL )为指标的 ,将其称之为丁烷吸 附用颗粒活性炭 (以下简称丁烷颗粒炭 ) 。
表观密度 / ( g·mL - 1 ) apparent density
0. 35 0. 30 0. 29 0. 28 0. 26 0. 29 0. 28 0. 29 0. 28
2. 1. 2 干燥硬化条件的影响 干燥硬化温度的影响是很明显的 ,温度从 150 ℃升到 180 ℃时 ,丁烷的 工作容量值提高了约 1 g /100 mL。但表观密度却略有下降 。干燥硬化时间对颗粒炭的吸附性能也产生 较大影响 ,实验表明硬化时间过长 ,会直接导致吸附能力的下降 。 2. 1. 3 磷酸质量分数的影响 从试样号 5、6丁烷颗粒炭样的两次实验结果可以看到 ,磷酸质量分数对 丁烷工作容量也有影响 , 70 % (质量分数 ,下同 )的磷酸所制备的颗粒炭 ,其丁烷工作容量比同条件下的 50 %的磷酸所制备的颗粒炭要高出 1. 00 g /100 mL 左右 。亚甲基蓝吸附值也突破了 247. 5 mg / g,达到 了 255 mg / g,而表观密度变化不大 。此外 ,还考察了活化条件等因素的影响 ,结果表明活化条件虽然对
活性炭的孔径分布对CH4和CO2的吸附性能的影响
活性炭的孔径分布对CH4和CO2的吸附性能的影响杨皓;龚茂初;陈耀强【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2011(27)6【摘要】采用不同炭化温度和活化温度.以椰壳作为前驱体制备了系列结构性能相同,表面吸附基团相似,不同孔结构的活性炭.分别采用密度函数理论(DFT)吸附法和BJH估算了系列活性炭的孔径分布.结果表明,随炭化温度和活化温度的升高系列活性炭中微孔量先增加后减少.当炭化温度为700℃,活化温度为800℃时,制备的活性炭微孔量达到最大.随炭化温度和活化温度的升高,系列活性炭的中孔依次增加.考查了CH4,CO2,在系列活性炭上的吸附性能.结果表明该系列活性炭对CO2有很强的吸附能力,在常温常压下对CO2的吸附量均高于1.0 mm ol·g-1;系列活性炭对CH4的吸附能力有较大的差异,在对CO2具有最大吸附量的活性炭上对CH4具有最小的吸附量.采用变压吸附法测试了该系列活性炭在25℃时对nCH4:nCO2=9:1的混合气体的分离性能.结果表明炭化温度为700℃,活化温度为800℃时制备的活性炭对CH4-CO2混合气具有最好的分离效果,是变压吸附分离CH,CO2混合气的优异吸附剂.%A series of activated carbons were prepared using coconut-shells as carbon precursor with different carbonization and activation temperatures. The activated carbons have almost the same structure properties and no adsorbed organic groups on the surface. The density functional theory (DFT) and BJH methods were used to estimate the pore size distribution of the activated carbons. The results reveal that the content of the micro-pores increase and then decrease with increase intemperature, and the content reaches to the maximum when the carbonization temperature is up to 700 ℃ and ac tivation temperature elevates to 800 ℃. The mesopores increase with the increase of the temperature. The adsorption capacities of CH4, CO2 were tested at room temperature. The results suggest that the activated carbons have high adsorption capacity, more t han 1.0 mmol· g-1, however, that of CH4 differs a lot. The activated carbons were applied to adsorption separation ofGH4/CO2 mixed gas with molar ratio of 9 by pressure swing adsorption technology. The results show that the activated carbons have excellent property of adsorption separation of CH4/CO2 mixed gas at room temperature, especially for AC-2 carbonized at 700 ℃ activated at 800 ℃.【总页数】6页(P1053-1058)【作者】杨皓;龚茂初;陈耀强【作者单位】四川大学绿色化学与技术教育部重点实验室,成都,610064;四川大学绿色化学与技术教育部重点实验室,成都,610064;四川大学绿色化学与技术教育部重点实验室,成都,610064【正文语种】中文【中图分类】O613.71;O647.31+3【相关文献】1.孔结构对活性炭吸附CH4和CO2的影响 [J], 苏伟;周理;周亚平;孙艳2.活性炭孔径分布与CO2吸附量关系的研究 [J], 蔚德磊;张双全;王壬峰;王存亮;李启华3.不同结构活性炭对CO2、CH4、N2及O2的吸附分离性能 [J], 王玉新;苏伟;周亚平4.不同活化剂活化木质素基活性炭选择吸附分离CH4/CO2的性能比较 [J], 林芳5.椰壳基活性炭改性及其对CH4/CO2的吸附性能研究 [J], 梁江朋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第32卷第2期2012年4月林产化学与工业Chemistry and Industry of Forest ProductsVol．32No．2Apr．2012木质颗粒活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响研究收稿日期:2011－05－10基金项目:国家林业局林业公益性行业科研专项(201004051);“十一五”国家科技支撑计划资助(2009BADB1B03);中国林科院林业新技术所基本科研业务费专项资金(CAFINT2009K02)作者简介:刘晓敏(1987－)，女，山东临沂人，硕士生，主要研究方向为活性炭吸附;E-mail :lyliuxiaomin@126．com *通讯作者:邓先伦，研究员，硕士生导师，主要研究方向为活性炭研究与开发;E-mail :Dengxianlun －483@163．com。
LIU Xiao-min刘晓敏1，邓先伦1*，朱光真1，王国栋1，许玉1，2(1．中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业局林产化学工程重点开放性实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏南京210042;2．中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京100091)摘要:对5种不同工艺制备的杉木颗粒活性炭的丁烷活性、丁烷工作容量、丁烷持附性与孔结构之间的关系进行了研究。
结果表明:丁烷吸附性能与活性炭样品的比表面积、孔容积和孔径分布有着密切联系。
对丁烷活性起作用的孔主要集中在1．16 2．00nm ;对丁烷工作容量有显著影响的孔径介于2．0 4．0nm ;对丁烷持附性影响最大的孔分布在0．5 1．0nm 。
大孔对整个吸附过程没有什么显著影响，只是作为丁烷分子进入中孔、微孔的输送通道。
关键词:活性炭;孔结构;丁烷工作容量;吸附中图分类号:TQ35;TQ424文献标识码:A文章编号:0253－2417(2012)02－0140－05Effects of Pore Structure of Granular Activated Carbonon n -Butane AdsorptionLIU Xiao-min 1，DENG Xian-lun 1，ZHU Guang-zhen 1，WANG Guo-dong 1，XU Yu 1，2(Institute of Chemical Industry of Forest Products ，CAF ;National Engineering Lab．for Biomass Chemical Utilization ;Key and Open Lab．of Forest Chemical Engineering ，SFA ;Key Lab．of Biomass Energy and Material ，Jiangsu Province ，Nanjing 210042，China ;2．Institute of New Technology of forestry ，CAF ，Beijing 100091，China )Abstract :Five kinds of wood-based granular activated carbons obtained from different raw materials and technologies have been experimentally studied for n -butane adsorption．The results indicate that butane adsorption capacity of activated carbon is strongly influenced by the specific surface area ，pore volume and pore size distribution．It is the micropores between 1．16nanometer and 2．0nanometer that play the most important effect on adsorption．To obtain higher butane working capacity ，it is important to form the micropores with diameter between 1．2nanometer and 4nanometer and high pore volume．The butane retentivity is significant-ly effected by the pores between 0．5nanometer and 1．0nanometer．Besides ，as for macropore ，it plays unappreciable role in the adsorption value ，just acting transport for adsorbates．Key words :activated carbon ;pore structure ;the butane working capacity ;adsorption随着国民经济的快速发展和人类对环境保护的要求日益提高，近年来活性炭在工业三废治理过程中，尤其是在废气治理过程中起着越来越重要的作用。
活性炭的吸附性能主要取决于自身发达的孔隙结构和巨大的比表面积。
活性炭中的孔隙通常包括三类，即微孔、中孔和大孔。
在气相吸附中微孔、中孔起主要作用，大孔为吸附质进入微孔、中孔提供通道。
活性炭对丁烷的吸附可以反映活性炭的气相吸附性能的好坏，也是国际上表征活性炭气相吸附性能的主要指标。
研究活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响是一项既有意义又有实用价值的工作。
本研究选取了5种不同工艺的木质颗粒活性炭，测试了其丁烷吸附性能和孔结构参数，着重阐述了活性炭的丁烷吸附和解吸性能与孔隙结构之间的关系。
第2期刘晓敏，等:木质颗粒活性炭的孔结构对丁烷吸附性能的影响研究1411材料与方法1．1试验材料的制备本实验共选取了5个样品屑，编号为1# 5#。
1#、2#、4#为实验室制备的活性炭，制备条件为:将质量分数为50%的磷酸溶液与粉碎后的杉木屑按1．8ʒ1(gʒg)的液固比混合均匀，在120ħ下进行塑化，当物料具有一定黏性时，取出捏合成型，将温度分别升为280、300、280ħ分别固化3、3、4h，然后将温度升为500ħ活化90min，然后取出骤冷至室温，用热水洗涤至中性，在150ħ下烘干即可。
5#样品制备工艺同以上3个样品，不同的是在300ħ下固化3h，然后在550ħ时活化90min。
3#为商用木质颗粒活性炭，由江西三达活性炭厂提供，其亚甲基蓝吸附值为150mL/g，碘吸附值为1263mg/g。
1．2主要仪器与设备Micromeritics ASAP2020高速比表面积和孔隙测试仪。
ZKYY桶式智能油浴，南京科尔仪器设备有限公司。
1．3试验方法丁烷工作容量(BWC)的测定参照美国标准ASTM D5228－92(2000)［1］，测定装置如图1所示。
比表面积、孔容、孔径分布采用Micromeritics ASAP2020高速比表面积和孔隙测试仪测定。
图1活性炭丁烷工作容量试验装置图Fig．1Butane Working Capacity Apparatus Schematic flowsheet1．4结果表征1．4．1活性炭孔结构的表征采用Micromeritics ASAP2020，在液氮温度77K下以高纯氮为吸附介质，在相对压力为10－8 1的宽范围内测定样品的N2吸附等温线，在测量之前所有的样品在300ħ下脱气处理3h。
根据得到的等温线，用BET方程计算得到活性炭的比表面积;根据相对压力P/P0=0．95时的氮气吸附量计算活性炭的总孔容;用Dubinin－Astakhov方程计算出微孔孔容;总孔容减去微孔体积即得中孔孔容［2］。
采用密度函数理论(DFT)分析吸附等温线计算得到样品的微孔孔径分布和中孔孔径分布。
1．4．2丁烷工作容量(BWC)的表征活性炭丁烷工作容量(BWC)的计算公式如(1)、(2)所示，V BWC =m3－m4m2－m1ˑρˑ1000(1)mBWC =m3－m4m2－m1ˑ100(2)142林产化学与工业第32卷式中:V BWC —活性炭丁烷体积工作容量，g /L ;m BWC —活性炭丁烷质量工作容量，%;ρ—活性炭试样的表观密度或装填密度，g /mL ;m 1—样品管连同塞子的质量，g ;m 2—吸附前样品管加炭和塞子的质量，g ;m 3—饱和吸附后样品管加炭、正丁烷及塞子的质量，g ;m 4—脱附后样品管加炭、未被脱附掉的正丁烷及塞子的质量，g 。
从式(1)中可以看出，活性炭的表观密度越大，BWC 值会越大;但是在式(2)中不存在表观密度的影响。
活性炭的表观密度越大，填装在固定体积的吸附装置中的活性炭越多，吸附的丁烷气体质量会越大，但是单位质量的活性炭所吸附的丁烷却不受表观密度的影响，表观密度仅对BWC 值产生影响，对实际的吸附过程没有影响［3］。
为了能更准确的表征BWC ，所以采用公式(2)，另外对丁烷活性、丁烷持附性的表征相类似。
2结果与讨论2．1氮气吸附等温线图2样品的氮气吸附等温线Fig．2Nitrogen adsorption isotherms of activa-ted carbons 图2为5个样品的氮气吸附等温线，从图中可以看出:不同样品具有不同的氮气吸附曲线，吸附曲线显示不同的孔结构特点。
依据IUPAC 的分类，5#的吸附等温线为Ⅰ型，此类等温线表示在微孔吸附剂上的吸附情况。
在相对压力比较小时，微孔填充作用使得吸附量急剧上升，随着相对压力的变大，吸附量增长趋于平缓。
当P /P 0→0．6时，吸附量达到一个极限值，吸附趋于平衡。
而1#、2#、3#、4#的吸附等温线为Ⅳ型，在相对压力比较小时，同样是微孔填充引起吸附量的急剧上升，吸附量随着相对压力的增大而继续增大，这表示了4个样品都具有较发达的中孔结构。
2．2样品的孔径分布样品的孔径分布见图3。
2．2．1微孔分布根据IUPAC 的分类，微孔的孔隙直径小于2nm 。
图3(a )为样品的微孔分布图，从图中可以看出，微孔分布被1．0nm 分成两个部分，微孔主要集中在1．0 2．0nm 内。
图3样品的孔径分布图Fig．3Distributions of pore size of samples5个样品在1．0 2．0nm 范围内均出现了最高峰，其中5#呈现双峰分布，其余样品均是单峰分布，孔径集中在1．2 1．6nm 内，在1．7nm 处都有一个极小值，但是1．7nm 以后的孔径分布图中仍有相当幅度的提升。