高比表面积活性炭制备过程中强碱循环利用的方法
活性炭的制备及其对水污染处理的应用
活性炭的制备及其对水污染处理的应用1.引言活性炭是一种重要的吸附材料,具有大比表面积、良好的孔结构和高度的亲水性能等特点。
水污染已成为全球环境保护的重要问题,活性炭在水污染治理中得到了广泛应用。
本文将介绍活性炭的制备方法和其在水污染处理中的应用。
2.活性炭的制备方法2.1 化学法制备活性炭化学法制备活性炭的主要原理是在活化剂的作用下使原料发生氧化、脱除H、O元素的过程。
其制备步骤如下:将原料加入活化剂中,然后加热,炭化,冷却,压碎和筛分。
常用的活化剂有氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸等,制备的活性炭孔隙结构稳定,具有高的孔隙度和比表面积。
2.2 物理法制备活性炭物理法制备活性炭的主要原理是利用一定的热能使原料中的水分以气态的形式逸出,从而在原料中形成大量的细微孔隙。
其制备步骤如下:将原料加热至一定温度,使水分逸出,然后水冷或自然风冷,再进一步的进行炭化处理,最后煅烧和筛分。
物理法制备活性炭的孔隙结构有一定的随机性,孔道呈现多曲、多级的结构,而比表面积则不如化学法高,但制备工艺较简单、成本低廉。
3.活性炭在水污染处理中的应用3.1 废水处理在废水处理中,活性炭可以通过吸附污染物、去除杂质等方式有效地净化废水。
活性炭可以吸附污染物,如重金属离子、有机物、残留药物等,净化废水。
活性炭还可以去除废水中存在的杂质,如悬浮物、胶体物等,提高废水的水质。
3.2 饮用水处理饮用水中的微生物、有机物、重金属等污染物对人类健康造成威胁。
通过向饮用水中添加活性炭,能够有效地吸附和去除其中的污染物,提高饮用水的水质。
活性炭的亲水性能优良,不会对水的 pH 值产生影响。
因此,活性炭在饮用水中得到越来越广泛的应用。
4.结论活性炭是一种广泛应用于水污染治理领域的重要材料,其吸附性强、亲水性好、孔隙结构稳定等特点使其在水污染治理中发挥着重要的作用。
化学法和物理法是制备活性炭的主要方法,两种方法各有特点,应根据实际需要进行选择。
活性炭再生原理
活性炭再生原理
活性炭再生是指将使用一段时间后吸附饱和的活性炭通过特定的方法使其恢复吸附性能的过程。
活性炭是一种高度孔隙化的碳材料,具有很高的比表面积和吸附能力,常用于净化水、空气和除臭等领域。
活性炭在使用过程中,随着吸附能力的逐渐减弱,需要进行再生。
活性炭再生的原理主要包括物理吸附和化学吸附两个方面。
物理吸附是指通过蒸汽、氮气等气体对活性炭进行加热,利用吸附剂内部气体的膨胀作用,使多余的吸附物质从活性炭孔隙中释放出来。
这种方式下,物理吸附的分子与吸附剂之间只是通过弱范德华力相互作用,因此只需加热活性炭即可将吸附物质迅速释放,使活性炭恢复吸附能力。
化学吸附是通过化学方法将活性炭中吸附的物质进行分解、转化或氧化,使其从活性炭表面彻底去除。
常用的化学再生方法包括蒸汽燃烧法、酸洗法和碱洗法等。
其中,蒸汽燃烧法通过加热活性炭,在高温下进行氧化燃烧,将吸附物质完全分解为无害的气体。
酸洗法则是利用酸性溶液将活性炭中的吸附物质溶解,再经过中和、过滤等步骤,使活性炭恢复吸附能力。
活性炭再生的过程不仅可以减少垃圾的产生和处理成本,还能延长活性炭的使用寿命,节约资源。
因此,活性炭再生技术在环境保护和节能减排中具有重要的意义。
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展摘要简要分析各种储氢材料和技术的基础上,重点介绍了高比表面积活性炭的制备方法,目前最常用的活化方法是以氢氧化钾为活化剂的化学活化法;并总结了近年来前人在高比表面积活性炭储氢方面的研究结果,同时简要分析了高比表面积活性炭储氢机理方面的研究进展。
关键词储氢材料高比表面积活性炭储氢性能研究进展氢能源以其高效、环保、使用方便等优势引起了人们的普遍关注,世界各国在新型氢能源和储氢材料的研究方面投入了巨大的财力和人力。
目前,除液态储氢和高压储氢外,主要的储氢方法和材料有6种。
(1)Fullerene[60](富勒烯)多氢化合物如C[60]H[18]、CH36的催化分解可以放出氢气,但制备富勒烯多氢化合物方法复杂并且成本较高,目前还不能大规模生产,无法得到广泛的应用。
(2)金属氢化物储氢,其原理是利用氢化物中较高的氢浓度以及氢化物相变的可逆性,在必要时放出储存的氢来加以利用。
如LiH、MgH2、Mg2NiH40、VH2等,这些化合物的储氢含量虽然较高,但是金属储氢的致命缺点是氢不可逆损伤,从而直接影响储氢金属的使用寿命,限制了该方法的使用。
(3)有机液体氢化物储氢,它是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应(即加氢反应和脱氢反应)实现的,加氢反应实现氢的储存,脱氢反应实现氢的释放。
烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体均可作储氢材料,但芳烃特别是单环芳烃作储氢剂最佳。
该法主要的缺点是耗费化石能源。
(4)金属合金储氢,如稀土系、钛系、镁系和锆系合金等。
该法如果得到广泛应用势必消耗大量的金属,同时也耗费大量的矿物资源。
(5)碳纳米管和纳米炭纤维的储氢,属于吸附储存。
目前大多数研制碳纳米管的方法是激光法和电弧法,而这些方法尚处于实验室阶段,还无法进行大规模的工业生产,与目前碳纳米管储氢技术类似的还有纳米纤维的储氢技术。
(6)活性炭的吸附储氢,是利用超高比表面积的活性炭作吸附剂,在中低温(77 K~273 K)、中高压(1 MPa~10 MPa)下的吸附储氢技术。
高比表面积活性炭研制
1.天然气用做汽车替代性燃料的储气式研究.炭素,2002.4.39—42 2.活性炭制备及应用技术新进展.93全国活性炭学术会议论文集, P42—53 3.高比表面积活性炭Maxsorb的制造及其吸附特性.活性炭,1993.3.P43 4.高性能活性炭制造的基础研究.活性炭,1991.4.P45
15l
SJ-一2—2
2735.7
5
SJ一3—1
6
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7
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2679.9 2635.4 2843.9
8
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9
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2739.0 2779.7
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2665.9
注:sJ系列为石油焦、M系列为煤为原材料制成的HsAc。
亚甲蓝吸附值(mg/g)
684.2 681.5 673.9 736.7 713.2 693.2 747.5 710.5 704.O 694。4
高比表面积活性炭(HsAC)的比表面积大,吸附性能优良,是天然气储存,氢气储存, 双电层电容器制造的必备材料,是航空、航天和防化事业高科技领域中的前沿产品,研制 中是采用高温强碱化学活化新工艺,采用石油焦、煤等为原材料,研究了HSAC的工艺、工 艺条件和工艺参数,制造出比表面积大于3200m2/h的HsAc.
150
4结语
试验中对活化时间、活化温度、碱碳比和物料粒度进行了详细研究,得知它们是影响 HSAC性能的主要因素,在生产试验中必须严格控制,才能制得性能优良的HSAC。
经过对工艺及工艺参数的研究,制出了比表面积大于3200m2/g、碘吸附值大2500mg/g、 亚甲蓝吸附值在700mg/g左右的HSAC,孔径分布集中在0.7~1.8nm,很适合对甲烷的吸附。 制备HSAc的原材料来源丰富,石油焦、煤和各种含碳材料都能制成HSAC。
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展
l — l 酸洗l l — l 活化I 水/ — 干燥I 粉状活性炭l
图 1 化 学 活 化 法 制 备 高 比 表 面 积 活 性 炭 的 工 艺 流 程
化 学 活 化 法 中常 用 的活 化 剂 有 碱 金属 、 土 金 碱 属 的 氢 氧 化 物 , 机 盐 类 以 及 一 些 酸 类 , 中 以 无 其 KOH 作 为活化 剂 制得 的活性 炭性 能 最好 。 KOH 化学 活 化法 制备 高 比表 面 积 活 性 炭 最初 是 由 美 国 AMO O公 司 开 发 的 , 由 An esn C 后 d ro
人们 的普 遍关 注 , 世界 各 国在 新 型 氢 能 源 和储 氢 材
料 的 研 究 方 面 投 入 了 巨 大 的 财 力 和 人 力 。 目前 , 除
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制 备 比表 面 积 高 的活 性 炭 , 学 活化 法是 比较 化 成熟 的 工艺 , 且 已经 有 规 模 化 生 产 。化 学 活 化 法 并 因原料 不 同制备 方 法各 有 差 异 , 典 型工 艺 流 程 如 其
naoh活化生物炭的原理
naoh活化生物炭的原理
NaOH(氢氧化钠)是一种强碱,可以与生物炭中的有机物发
生化学反应。
生物炭是一种炭质材料,由有机物通过高温热解得到。
它具有高孔隙度、大比表面积和良好的吸附能力等特点。
NaOH活化生物炭的原理主要有三个方面:
1. 高温热解:在生物炭的制备过程中,通过高温热解可以使有机物进行分解、失水和脱氢反应,生成大量的碳质骨架结构。
这些骨架结构具有丰富的孔隙结构,有机物大部分被气化,形成孔道和孔壁,从而提高了生物炭的孔隙度和比表面积。
2. 碱性活化:NaOH是一种强碱,可以与生物炭中的酸性官能
团(如羧酸、醛、酮等)发生酸碱中和反应。
这种反应会引起生物炭表面的一定腐蚀,进一步打开和增加孔道和孔壁。
此外,NaOH还可以使得孔道中的碳骨架溶胀,增加孔道的直径。
3. 氧化还原反应:NaOH可以在高温下与生物炭中的氧化石墨
基团反应,生成氢氧化钠和还原石墨基团。
这种氧化还原反应会引起碳质骨架的破坏,但同时也会形成一些新的官能团,增加孔道和孔壁的密度和活性。
因此,NaOH活化可以进一步发展生物炭的孔隙结构,增加其
比表面积和吸附性能。
高比表面积活性炭及制备方法[发明专利]
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1446748A [43]公开日2003年10月8日[21]申请号03111949.2[21]申请号03111949.2[22]申请日2003.03.07[71]申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号[72]发明人谢克昌 曹青 鲍卫仁 吕永康 申暑光赵彦生 叶俊岭 [74]专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司代理人庞建英[51]Int.CI 7C01B 31/08C01B 31/12权利要求书 2 页 说明书 4 页[54]发明名称高比表面积活性炭及制备方法[57]摘要高比表面积活性炭及制备方法属于化学工业生产技术领域。
其特征是以由农业废弃物玉米芯为原料,采用分子渗透活化液处理炭化物,再在高温条件下处理,然后在常温环境下用盐酸中和、洗涤,烘干后即可得到比表面积高达2600~2800m 2/g的活性炭,所制活性炭结构:孔体积为0.06~0.6cm 3/g;孔径的90%在10nm以下。
其产品可用于环保、食品加工、精细化工、医药等较高要求的领域。
本发明与现有技术相比较,活化过程中采用了分子渗透活化液进行活化,其加工过程简单,易于操作,所需化学药品为普通试剂(价格低廉),加工成本较低,产品比表面积高,孔径分布窄,无需添加含锌、磷等对环境有害的活化物质等优点,是环境友好的清洁生产高比表面活性炭的方法,实现了“由废变宝”的目的。
03111949.2权 利 要 求 书第1/2页 1.一种高比表面积活性炭,其特征在于是以农业废弃物玉米芯为原料,采用分子渗透活化液处理炭化物的方法所制得的活性炭,比表面积为2600~2800m2/g,孔径分布窄,其中,孔径在10n m以下的微孔占90%,孔体积为0.06~0.6cm3/g。
2.按照权利要求1所述的制备高比表面活性炭的方法,其特征在于采用分子渗透活化液处理炭化物,其分子渗透活化液是由助剂和活性剂组成,其中,助剂是由多种表面活性剂J F C、M P、肥皂等组成,活性剂是由过氧化钠和K O H组成;其重量百分比J F C、M P、肥皂、过氧化钠、氢氧化钾为:0.01~0.03∶0.015~0.02∶0.01~0.015∶0.03~0.08∶0.5~5∶0.8~15,其它为溶剂。
高比表面积煤基活性炭的制备及其吸附性能的研究_邢宝林
全国中文核心期刊 矿业类核心期刊 《CAJ -CD 规范》执行优秀期刊高比表面积煤基活性炭的制备及其吸附性能的研究邢宝林,张传祥,潘兰英,陈明超,刘浩然(河南理工大学材料学院,河南焦作454003)摘要:以太西无烟煤为原料,K OH 为活化剂,采用化学活化法制备高比表面积煤基活性炭,着重考察了碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。
研究结果表明:当碱炭比为4、活化温度为800℃、活化时间为1h 时,可以制得比表面积达3215m 2/g,碘吸附值达2884mg/g,亚甲蓝吸附值达548mg/g 的高比表面积煤基活性炭。
关键词:高比表面积;煤基活性炭;吸附性能中图分类号:T Q42411 文献标识码:A 文章编号:100626772(2008)0120085-04 收稿日期:2007-07-26 作者简介:邢宝林(1982-),男,湖北黄冈人,硕士研究生,主要从事炭材料方面的研究。
活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料,它具有吸附性强、化学稳定性好、力学强度高,且可方便再生等特点,被广泛的应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域,其需求量随着社会的发展和人民生活水平提高,呈逐年上升的趋势,尤其是近年来随着环境保护要求的日益提高,使得国内外活性炭的需求量越来越大。
但普通活性炭的比表面积一般为800~1000m 2/g,吸附容量有限,因而比表面积达2000~4000m 2/g 的高比表面积活性炭应运而生,成为近年来多孔炭材料研究和开发的热点。
高比表面积活性炭具有比表面积大、化学稳定性好、吸附容量大等优点,除了可替代普通活性炭更有效地应用于传统领域外,还广泛用作双电层电容器的电极材料[1~2]、催化剂载体[3]、气体分离[4]和天然气储存材料[5]等。
以煤为原料来制备高比表面积活性炭不仅可以克服原料的限制,而且可以降低成本,提高产品的性能。
鉴于此,实验以太西无烟煤为原料,采用K OH 活化法来制备高比表面积活性炭,并初步探讨了活化剂K OH 与无烟煤的质量比(下称碱炭比)、活化温度、活化时间等工艺参数对活性炭吸附性能的影响,为高比表面积煤基活性炭的制备及应用提供理论基础和实验依据。
NaOH活化法制备高比表面积稻壳活性炭
NaOH活化法制备高比表面积稻壳活性炭
荆汝壹;白阳;刘微;贾晓林
【期刊名称】《材料导报:纳米与新材料专辑》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】以农业废弃物稻壳为原料,NaOH为活化剂,制备了中孔发达的高比表面活性炭,研究了碱炭比、活化温度对样品碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;采用SEM、TEM表征了活性炭的形貌,通过BET法计算了活性炭的比表面积,BJH 方程计算出活性炭的孔径分布。
结果表明,在碱炭比为3:1、活化温度为750℃的工艺条件下制备的稻壳活性炭同时具有较高的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值;稻壳活性炭比表面积高达2164m2/g,中孔含量达到63.67%,总孔容达到1.544mL/g。
【总页数】3页(P466-468)
【作者】荆汝壹;白阳;刘微;贾晓林
【作者单位】郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1
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为活化剂制备稻壳基高比表面积多孔炭5.用稻壳制备亚甲基蓝高吸附容量的超高比表面积活性炭
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