微波技术在活性炭制备中应用-文档资料
微波法稻壳制备活性炭研究
成果 ，微波法用稻壳制备活性炭Ｔ艺 中 ，有氯化锌 浓 度、 浸泡 时间 、 固液 比 、 波功率 以及 微波 加热时 间和 微 对产品是否漂洗 ６个变量影响着所得 到的活性 炭的吸 附性 能 。 了找到微波法制备 活性炭 的最佳 工艺 ， 要 为 需
的色泽 和营养 成分 。
（） ５ 工艺先进 町实现 自动化控 制。 只要控制微波功
率即可实现立 即加热 和终止 ， 没有 热惯性 。 应川人机
面和 Ｐ Ｃ可进行 加热 过程 和加热 艺规范 的 ｆ Ｌ ＿ ｒ ，编 控 自动化控制 。
方把稻壳作为废弃物 ， 这不但是对资源的极大浪费 ， 在
中图分类号 ： ７ ２ 文献标志码 ： Ｘ １ Ａ 文章编号 ：１７ — ９ ２ ２ １ ）９ ０ ４ — ３ ６ ４ ０ １（ ０ １０ — ０ ２ ０
稻壳是稻谷外面的一层壳 ，是稻米 加工过 程 中产 生的数量最 大 的副产 品 ，按质量计 约 占稻谷 的 ２ ％。 ０ 稻壳 由外颖 、 内颖 、 颖和小穗轴 等几部分 组成 ， 颖 护 外 顶部 之外长有鬓毛状的毛 ，内外颖通过 两个 钩状结构
经济上造成巨大损失 ， 而且对环境也造成 了很大污染 。
研究解决稻壳 的合理利用 ， 变废为宝 ， 是一项意义重大
（） ６安全 无害 、 善劳动 条件 。 由于微 波足控制 改
金属制成的加热腔体和波导管 ｒ １作 ，儿 尢微波泄 Ｉ １
的任务 。樊希安 杨丽君 、 采用 了微波制活性炭工 艺 ， 本创新试验研究突破传统 的稻壳利用方法 ，探讨用微
微波是频 率范围为 ３０Ｍ ｚ ３ ０Ｇ ｚ ０ Ｈ ～ ０ Ｈ 的电磁波 ， 其真空 中波长从 １ ～ ． ｍ 工业上 主要应用 的微波 ０１ ｍ。 ｍ 频率为 ９ ５ＭＨ 或 ２４ ０ＭＨ 。微 波对被照物有很强 １ ｚ ５ ｚ
微波辅助高温热解法制备活性炭的研究
微波辅助高温热解法制备活性炭的研究活性炭是现代社会中常用的一种环保材料，它具有多孔、比表面积大、吸附能力强等特点，广泛应用于气体净化、水处理、药品及化工工业等领域。
目前，常见的活性炭制备方法有物理法和化学法。
其中，热解法是一种常用的物理法，它通过高温下将原料（如木材、秸秆等）热解得到活性炭。
但是，在现有的热解方法中，存在能耗高、反应时间长等问题，且所得活性炭孔径不均匀，影响了其吸附性能。
为了解决这些问题，近年来，微波辅助高温热解法逐渐引起了研究人员的关注。
微波辅助高温热解法是利用微波的频率和功率作用在热解物上，使热解物内部同时加热，达到短时间内高温热解的目的。
相比传统的热解方法，微波辅助高温热解法具有反应温度高、反应时间短、能耗低等优点，同时能够控制孔径大小和分布，提高活性炭的吸附性能。
研究人员通过实验，发现微波辅助高温热解法能够显著提高活性炭的比表面积和孔径分布。
比如，一些研究表明，在相同的热解条件下，微波辅助高温热解法所得的活性炭比表面积可提高20%-30%，孔径分布可更加均匀。
这主要是由于微波的加热作用能够在较短时间内达到高温，使原料中的杂质和水分得到蒸发，从而减少了孔隙的阻塞。
此外，微波辅助高温热解法还可以实现对活性炭孔径大小的调控。
通过调节微波的功率和反应时间，可以控制活性炭的孔径大小和分布。
比如，一些研究表明，在微波功率为600W、反应时间为10min的条件下，所得的活性炭孔径大小分布范围在0.5nm~2.0nm之间，孔径分布较为均匀。
这对于一些特定的应用领域来说，具有重要的意义。
总的来说，微波辅助高温热解法是一种具有广阔应用前景的活性炭制备方法。
它能够提高活性炭的比表面积和孔径分布，提高其吸附性能，同时能够实现对孔径大小的调控。
虽然目前研究还处于实验室阶段，但是相信在不久的将来，微波辅助高温热解法将会得到广泛应用，为活性炭制备及应用领域带来新的机遇和挑战。
微波辐射技术在活性炭制备中的应用
中图分类号 ：Ｔ ４ ４ １ Ｑ ２．
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ －２ Ｘ（０ ６０ －０ ６０ ０ ９２ ０ ２ ０ ）２０ ６ －５
活 性 炭具 有 发达 的孔 隙结构 ，较 强 的吸 附性 ，且性 能稳 定 ，耐 酸碱 ，耐热 ，不溶 于水 和 有 机溶 剂 ，易 再生 ，广泛 用 于工 业 三废 治理 、溶 剂 回收 、食品饮 料提 纯 、载 体 、医 药 、黄 金 提 取 、半 导体 应用 、电池 和 电 能贮 存 等 。随着 其他 相关 学 科 的进 步 ，活 性炭 有 了新 颖 的制 备 途 径 。国 内外 相 继 开发 了化 学 活化 法 、物 理活 化法 、化 学物 理法 、催 化活 化 法 、超 临 界技 术 、
（ ．重庆大 学 化 学化工学院 ，重庆 ４ ０ ４ ； ２ １ ０ ０ ４ ．重庆文理学 院，重庆 永川 ４ ２ ６ ） ０ １ ８ 摘 要 ：对微波 辐射技术在活性炭 的活化 、表面 改性及再生过程 中的研 究进 展进行 了概述 。微波
功率是影 响活 性炭 的活化 、 改性、 再生及其吸 附性能和得率 的主要 因素之一。 众多 实验 结果表 明， 微波辐射技术 是制备活性炭材料和提 高活 性炭吸 附性 能的有效途径 。
收微 波 ，积聚 能 量成 为 活性 点 ，使反 应加 速 且 克服 了样 品内部烧 不透 的现 象 ，同 时活化 剂 急
剧挥发而产生蒸汽压 ， 从原料 内部 向外部爆炸般地压 出而产生无数的裂缝、小孔。这样原料
较辐 射 前有 更 明显 的孔 隙结构 ，内比表面 积更 大 ， 也 是微波 辐射 法制 备 活性 炭碘 吸 附值 和 这
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微波辐照在活性炭加工中的应用研究进展
Ｎｏ ． ６， ２ ０１ ５
加
工
与
综 合
利
用
６ ５
Ｃ Ｏ Ａ Ｌ Ｐ Ｒ Ｏ Ｃ Ｅ Ｓ Ｓ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｃ Ｏ ＭＰ Ｒ Ｅ Ｈ Ｅ Ｎ Ｓ Ｉ Ｖ Ｅ Ｕ Ｔ Ｉ Ｌ Ｉ Ｚ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
微波辐照在活性炭加工中的应用研究进展
倪 军 杰
（神华 宁夏 煤业 集 团 太 西炭基 工 业有 限 公司 ，宁夏 石 嘴 山 摘 ７ ５ ３ ０ ０ ０ ）
煤 炭加 工 与综合 利 用
２ ０ １ ５年 第 ６期
为３ ． １ ｍＬ ／ ｍｉ ｎ的最 佳 工艺 条件 下 ，活性 炭 碘吸 附
富其 孔 隙结 构 。
Ｉ ． Ｉ 微 波 辐 照一 物 理 活 化 法
照物 内部 ，并 与 物质 内部 的离 子和 偶 极 子相 互 作 用 ， 引起物 质 内部 电介 质 的损 耗 ，使 电磁 能转 变 为 热 能 以加 热 物 体 ［ ２ － ３ ］ ｏ其 加 热 效 率 与 物 质 内部
温 度 ， 木 炭 与 ＣＯ 反应生成 Ｃ Ｏ，而 木 炭 的孔 表
面 和 无定 形 区在 高温 下分 解 出 Ｈ 和Ｃ Ｈ ４ 等 气体 。
夏 洪 应等 ［ ９ 】 将烟 杆 废 弃物用 微 波辐 照一 水 蒸气 活 化 法 制 备 成颗 粒 活 性 炭 ，活 性 炭 产率 达 ３ ０ ． ８ ３ ％， 孔 径 主 要 集 中在 ２ ｒ ｉ ｍ 以下， 碘 吸 附值 为 １ ０ ６ ０ ． ８
ｍｇ ／ ｇ ， 亚 甲基 蓝 吸 附值 为 １ ７ ５ ｍＬ ／ ｇ ， 比表 面 积 为
电荷 极化 使 其 具 备极 性而 吸 收 微波 能 量 ，进 而加 热 活 性炭 。但 要 单 独利 用 微 波辐 照 能 量将 原 料加 热 到 活 化 温 度 是 不 可 能 的 。例 如 煤 、 木 材 、沥 青 、 焦 油 、树脂 等 原 料 ，要 将其 升 温 到 １ ０ ０℃ 以
微波辅助活性炭技术
微波辅助活性炭吸附技术处理水相中PCB29的考察4.3.1 活性炭的预处理用去离子水漂洗粒状活性炭，清洗干净后，水不会呈黑色，无悬浮物，然后在130℃下烘4h，置于广口瓶中备用。
4.3.2 考察不同实验条件下PCB29的降解效果（1）吸附剂的作用将加入1g活性炭的100ml0.1mg/L的PCB29水溶液中置于250ml圆底烧瓶内，放在振荡器上振荡30min后，将溶液转移至250ml分液漏斗中，加入10ml 异辛烷，振荡1h。
静置分层后，取上层油相按照3.3.2（2）中步骤进行样品后处理。
经紫外分析后，结果如图4.17所示：图4.17水样经活性炭吸附后的效果对比光谱扫描图图中曲线1表示的是未经活性炭吸附的水样经萃取浓缩后的紫外扫描曲线，曲线2表示的是水样经1g活性炭吸附后的紫外扫描曲线，在200nm处吸光度为0.153。
由图可以看出，活性炭的吸附效果很明显，吸附率达到80％以上。
（2）双模微波与吸附剂的联合作用采用普通微波处理含有1g活性炭的100mlPCB29水溶液，功率为480W，辐射时间为2min。
样品处理后经紫外检测结果如图4.18所示：图4.18 双模微波联合活性炭吸附效果光谱扫描图由图可以看出，双模微波联合活性炭吸附作用效果不是很好，在200nm处吸光度为0.530。
这一方面说明由于活性炭的吸附时间短导致吸附效果差，同时也反映了双模微波作用的重现性差、精确度低等特点。
（3）单模微波与吸附剂的联合作用采用单模微波处理含有1g活性炭的100mlPCB29水溶液，功率为200W，辐射时间1min，样品处理后经紫外分析后，结果如图4.19所示：图4.19 单模微波联合活性炭吸附效果光谱扫描图由图可以看出，在242nm和202nm处出现吸收峰。
据文献报道，二联苯的紫外吸收峰出现在242nm和202nm处，取代基的位置和个数不同导致最大吸收波长红移。
因此推测PCB29在微波作用下发生了脱氯反应。
微波辐射亚麻屑制活性炭
微波辐射亚麻屑制活性炭微波辐射亚麻屑制活性炭以亚麻屑为原料，采纳微波辐射法制备活性炭，实验采纳的工艺流程4-19所示。
图4-19 微波辐射亚麻屑制活性炭工艺流程将亚麻屑干燥后，采纳一定浓度的氯化锌溶液浸渍一段时光，把物料放入微波设备中，在一定的微波功率下举行辐射，对所得到的产品举行酸洗、漂洗、烘干、粉碎，得到粉状活性炭。
其中，固定的试验条件如下：亚麻屑15g；亚麻屑(干)与溶液的质量比为1：4；用浓度为10%的溶液酸洗，洗涤时光为8h，酸洗后漂洗，使物料的pH值达到7，烘干温度为120℃，时光为12h，最后粉碎至200目。
微波辐射亚麻屑氯化锌法制备活性炭的最佳工艺条件为：原料量15g，浸渍时光24h，氯化锌浓度20%，微波功率600W，活化时光12min。
制得的活性炭碘吸附值1071.3mg/g、亚甲基蓝吸附值165mL/g、得率37.1%。
该工艺所需活化时光为传统办法的1/30。
碘吸附值和亚甲基蓝脱色力均超过国家一级标准。
④载铁酚醛树脂基活性炭称取10.8g Fe(NO3)3·9H2O溶于40mL的水中形成透亮溶液，取200g 热固性酚醛树脂(固含量60%)，搅拌下将配制的溶液加入到树脂溶液中，继续搅拌30min得到树脂-硝酸铁均相体系，60℃下减压蒸馏脱除溶剂，180℃固化处理4h得到载铁酚醛树脂基活性炭前躯体。
将上述固化产品在N2庇护下，以2℃/min的升温速率升温至800℃，炭化1h。
然后将炭化样品在850℃，通CO2(99.9%)活化1.5h。
活化结束后，在氮气庇护下冷却至室温，得到载铁酚醛树脂基活性炭。
担载量采纳optima 2000DV全谱直读等离子体放射光谱仪测定样品中铁的质量分数为5%。
⑤以槟榔渣制备活性炭制备槟榔渣活性炭的工艺流程简图见图4-20。
图4-20 槟榔渣制备活性炭工艺流程将槟榔渣洗净、烘干、粉碎，过383μm筛，按5：1的液固比加入质量分数为25%～30%的活化剂ZnCl2溶液，混合，搅拌浸渍约24h后，在550～600℃的温度下通举行化学炭活化4.5～5.0h，然后加入适量的20%(质量分数)盐酸，煮沸一段时光回收活化剂，漂洗至中性后，再在100～105℃下第1页共2页。
微波辐射法制备活性炭的应用研究进展
化处理 ， １ 左右的活化炭样 品加到 １０ Ｌ 取 ｇ ０ ｍ 浓度
联 系人简 介： 刘成伦 （９ ３ ， １６ 一） 副教授 ， 主要 从事应 用物理化学等领域的研究． ｍ ｉ ｃｕｉ ６ ，Ｏ Ｉ Ｅ ａ ：ｑ ｌ ＠１ ３ ＣＩ ｌ ｕ Ｙ
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文章编号 ： ０ １５ （０ ６ ０ ０ ４ ０ １ ４— ６６ ２０ ）４— ３９— ５ ０
微 波辐射 法 制备活性炭 的应 用研 究进展
谢志 刚 ， 刘成伦
（． １ 重庆文理学院 ， 重庆 ４ ２６ ；． ０ １８２ 重庆大学化学化工学院 ， 重庆 ４０４ ） ００４
摘要 ： 对微 波辐射技术在活性炭 的活 化、 面改性及再 生过程 中的研究进展 进行 了概 述。微 波功 率是影 响活 表
能也 产生 较 大 的影 响 。
量而使温度在数分钟内上升至 １Ｏ ￣ ［ 。微波加 ０Ｃ ６ Ｉ ３
热方式为加工活性炭提供了新的方法。
１ 活性炭 的微波辐射活化
炭化条件和活化条件是影响活性炭孔结构参
数 的主要 因素。樊 希安 等 以椰壳 炭化 料为原
料， 采用水蒸气一微波法制备颗粒活性炭 ， 所用微 波炉频率为 ２ ５ Ｍ ｚ微波最大功率为 ７０ ４０ Ｈ ， ０ Ｗ。实 验表明微波功率是影 响活性炭产品各项性能指标 的主要因素 ， 其次是 水蒸气 的通量。水蒸气一微
微波频率范 围为 ３０ Ｈ 到 ３０ Ｈ 的 电磁 ０Ｍ ｚ ０Ｇ ｚ 波， 其波长从 ｌ ｍ到 １ ｍ ２。工业上主要应用的 ｍ － ］ 微波频率为 ９５ Ｈ 或 ２５ Ｍ ｚ １Ｍ ｚ ４０ Ｈ 。微波对被 照物 有很强 的穿 透力 ， 对反 应物 起深层 加热 作用 。
性能的活性炭 ， 其亚 甲基蓝 脱色力指标最佳 值可 达 １５ｍ ／ ， ５ ｃ ｇ 产率为 ４ ．％ 。张利波等 采用正 ７５
微波化学活化法制备活性炭的研究
业 、 油、 金、 石 冶 家庭 和 国 防等 领 域 ， 近年 来 得 到 广
１ 试 验 材 料 与 方 法
１ １ 试 验仪 器及试 剂 ．
主要试 验仪器 有 ： 比表面 积及 孔 隙测 定仪 （ Ｓ ＳＡ
废弃 物 数 量 巨 大 ， 用 这 些 弃 物 作 为 原 料 制 备 活 利
性 炭 ， 仅 可 以提 高 木 材 的利 用 率 ， 不 而且 可 以创 造 更 高 的经 济 效 益 。微 波 加 热 具 有 加 热 均 匀 、 效 热 率 高 、 洁无 污染 、 动 和 停 止迅 速 以及 改 善 材 料 清 启 性 能等 优 点 ， 广 泛 应 用 于 材 料 、 保 、 工 、 已 环 化 农
ｓｕｍ ａ ｂ ｎ ｔ ｏｐｉ ｅ ｓ ｗｄ ｔ ｉ ｃ ｒ ｏ ａｅ ｔ ｎ ａ ｕｓ ，ｍｉｒ ｗａ ｅ ｉｒ ｄ ａｉ ｎ ｔｍｅ ａ ｄ ｍｉｒ ｗａ ｅ ｐ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆａ ｔ ａｅ ａ — ｃｏ ｖ ｒａ ｉｔｏ ｉ ｎ ｃ ｏ ｖ ｏ ｒｏ ｈ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｃｉ ｔｄ ｃ ｒ ｖ
ｂ ｎ ｒ ｘ ｌｒ ｄ，ａ ｄ ｂ ｔ ｈ ｄ ｏｐｔ ｎ ｉｏ ｈ ｒ ａ ｄ ｓ ｅ ｉ ｌｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｆａ ｔｖ ｔｄ ｃ ｒ ｏ ｒ ｈ ｒ ｃｅ － ｏ ｓ ｗｅ ｅ ｅ ｐ ｏｅ ｎ ｏｈ ｔ ｅ ａ ｓ ｒ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍ ｎ ｐ ｃａ ｕ ｆ ｃ ｒ ａ ｏ ｃｉ ａｅ ａ ｂ ｎ ｗｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｏ
活性炭的微波制备技术研究
活性炭的微波制备技术研究杨晓庆;潘昊原;张丹;陈晓波;张欣璐【摘要】Activated carbons were investigated by microwave radiation from peanut shell and bamboo,ZnCl2 as activator,and using single factor experiments the optimum preparation conditions were determined.Then iodine and methylene blue was adsorpted respectively in best conditions.Electron microscope analysis and surface area detection were also in it.The result of experiments indicated that when the the surface area was 1 047.0 m2/g,volume of the pore was 0.208 cm3/g,pore size was 2.78 nm,the adsorption performance of activated carbons from bamboo was better than it from peanut shell,iodine number was 984.9mg/g,amount of methylene blue adsorption was 150 mg/g.%以花生壳和竹子为原料,氯化锌为活化剂,微波辐射制备活性炭,通过单因素试验确定最佳制备条件,并在最优条件下对活性炭分别进行碘吸附、亚甲基蓝吸附、电镜分析和比表面等分析检测。
结果表明,竹子活性炭的吸附性能优于花生壳活性炭,其吸附碘值为984.9 mg/g,亚甲基蓝吸附值为150 mg/g,比表面积1 047.0 m2/g,孔体积0.208cm3/g,孔径2.78 nm。
微波加热用于活性炭的制备、再生和改性
由于受热均匀，生成的活化分子数比同样温度下常 规活化反应时的多。以 CO2 物 理 活 化 为 例，CO2 与碳反应的总方程式为：C （ （g ） !2 CO S） + CO2 （ ，此反应是吸热反应。其实，碳与二氧化碳的 g） 具体反应是一个很复杂的过程，被认为是一个碳氧
1
微波的热效应
式中 ! — —相对介电常数，表示在电场中一个分 1— 子被极化的能力大小； — —介电损耗常数，表示电介质将电能转 ! 2— 化为热的能力大小。 由式 （ 可得到损耗正切方程： 1）
tan" !! ! 2／ 1 （ 2）
! " ! 微波加热机理 微波 加 热 与 常 规 加 热 相 比 是 有 区 别
［ 19 ］ 素。昆明理工大学的樊希安、彭金辉等 以椰壳
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微波加热法活性炭的制备
$ " ! 制备原理 活性炭的制备过程一般经历炭化和活化二个阶 段，或者在活化剂作用下一步炭化活化过程。炭化
［ 8# 10 ］ 过程 是在惰性气氛中加热升温，排除原料中
的可挥发非碳组分的过程。此过程的化学总反应
［ 8， 9］ 吸热反应，可以用微波加热来进行。这里的 是
［ 25 ］ 时运铭等 利用微波加热技术再生葡萄糖厂
废活性炭，通过正交实验后发现，微波功率是影响 再生活性炭吸附能力的最重要的因素，其次是辐照
［ 28 ］ 时间。东南大学的傅大放等 利用微波辐照再生
活性炭，正交实验后进行极差分析，也证明微波辐 照功率对活性炭吸附碘值的恢复影响最大，其次是 辐照时间，再次是再生前的吸附量。