核桃壳制备活性炭的电化学性能研究
植物废料制备活性炭
天然高分子活性炭性能一、天然高分子基活性1、水蒸气活化法制备活性炭的性能利用不同的植物废料以水蒸气活化法制备的活性炭性能如表一。
从表中可以看出不同的植物制备的活性炭的吸附性能不同,有木屑和槐枝制的的活性炭吸附性能较高,其次是棕桐梓壳活性炭,而由玉米核、玉米杆及木糖醇渣所制成的活性炭的吸附性能则相对差一些,这主要是因为它们的灰分含量较高的缘故。
马贵祥的等以核桃壳为原料制备活性炭,所用的最佳活化工艺是:活化温度为850℃,活化时间为90分钟,水蒸汽流量为0.45/min由此制备的活性炭的得率为20.07%,碘吸附值为1048.96mg/g,亚甲基蓝吸附值为12mL/0.1g。
显示出了较好的性能。
表一:有不同废弃植物为原料制备的活性炭的性能由高灰分甘蔗渣先经低温(160℃)化学碳化处理而后在900℃二氧化碳活化。
结果表明,尽管原料中灰分含量很高,但经过化学碳化和活化工艺可制备出高比表面积微孔型活性炭。
该活性炭酸性蓝染料吸附量很高,每克活性炭可吸附391mg。
2、氯化锌法制备活性炭的性能利用氯化锌-微波法以甘蔗渣为原料制备活性炭,在活化剂浓度为40%、浸泡时间为24h、微波功率为650W、作用时间14min的工艺条件下,可制得产率为34%、亚甲基蓝吸附质为11.03L/0.1g的活性炭,亚甲基蓝吸附值达到了国家一级活性炭标准的1.23倍。
3、氢氧化钾法制备活性炭的性能以稻壳为原料制备高比表面积的粉末活性碳,它们的制备工艺是将稻壳洗净烘干,在氮气的保护下温度为550℃的碳化炉中碳化4h,再将植物炭研碎,与浓度为20%的氢氧化钾溶液混合,在此工艺条件下制备的活性炭的碘吸附值为1010mg/g,比表面积达到1923m2/g,对高锰酸盐的去除率61%,而商品活性炭的去除率仅为50%;而且此种活性炭对水中有机物的去除率为70%,也比商品活性炭45%的去除率高出许多,具有优良的吸附能力。
4、磷酸法制备活性炭的性能以棉杆为原料制备活性炭的工艺条件如下:磷酸浓度为50%,浸泡比为2.5:1,浸泡时间为60min,活化温度为500摄氏度,活化时间为1h。
提高果壳活性炭得率研究
3
化 学 法 工 艺 研 究
3 I 艺 说 明 I
采 用 磷 酸 为 活 化 剂 。 将 原 料 粉 碎 到 一 定
粒度 后 , 活 化 剂 水 溶 液 浸 渍 浸 溃 好 的 原 用
料 在 一 定 活 化 温 度 下 活 化 , 经 过 恬 化 剂 回 再 收 等 步 骤后 得 到 成 品 。
2 原 料 殛 成 分 分 析
实 验 所 用 原 料 山 核桃 壳 和 松 子 壳 为 哈 尔 滨 地 区 所产 , 核 为 北 京 地 区 所 产 。 其 组 成 杏
成 分 如 表 1 。 %
表 1 3种 果 壳原 料 组 成
实验 所采 用 椰壳 炭 化料 和杏 核 炭化 料 ,
现针对市场 的需要来进行 生产 。
果 壳 颗粒 活 性 炭 应 用 相 当 广 泛 。 生 产 其 工 艺 国 内外 基 本 上 采 用 物 理 法 , 常 物 理 法 通 活性 炭 得 率 对 果 壳 而 言 只 有 8 一1 % , % 0 有 的还 更 低 。 由于 得率 低 。 加 上 资 源 有 限 , 再 使 得果 壳 活 性 炭 产 量 低 , 格 高 。 因 此 改 进 工 价
艺 . 高 活 性 炭 得 率 对 缓 解 果 壳 资 源 紧 张 和 提 增加企 业收益 都具有重要 意义 。
化学. 物理 法 生 产 活 性 炭 是 近 些 年 提 出 来 的将 两 种 传 统 生 产 方 法 结 合 起 来 的 一 种 新
的 生 产 方 法 。 用 少 量 化 学 药 剂 谩 渍 或 处 理 即
中 国 分 类 号 : Q 2 I T 3 1 2 T 4 4 ; Q 5 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 - 3 ( 0 2 0 -0 2 0 0 5 3 3 2 0 ) 30 1  ̄3 4
核桃壳化学-物理耦合活化法制备活性炭及其表征
可 以再 生 , 工 业 、 业 、 在 农 国防 、 技 、 疗 及 生 活 科 医
中得 到广泛 应 用 , 为一 种 国 民经 济 不 可 缺 少 的 成
重 要 吸 学性 质稳 定 , 化 不溶 于水 和有 机溶剂 且
S a d n o ic h n o g Pr vn e,Qig a ie st fSce ea dTe h oo y, n d o2 0 2,Chn ) n d o Unv r iyo inc n c n lg Qig a 66 4 ia
Ab t a t sr c :Ac i t d c r ns we e pr p r d b os tva e a bo r e a e y ph pho i cd a tv ton c rc a i c i a i ombi d wih ne t c r n di i c i a in r a bo ox de a tv to fom l ntwa t l t s l. The e f c s o os orc a i p a s e wa nu he 1 fe t fph ph i cd c c nt a i on e r ton,a tv to t m p r t r a a tv ton tme n o i v l e, m e hy e c i a i n e e a u e nd c i a i i o i d ne a u t l ne bl e a o p i n v l e a d bur — f r i e tg t d i t i. The o i a c i a i n u ds r to a u n n o f we e nv s i a e n de a l ptm la tv to c dii ns a e de e mi d a on to r t r ne s:ph p os horc a i o e t a i n 5 , a tv to e p r — i cd c nc n r to 0 ciain t m e a
活性炭的特性,作用原理及其应用[1]
活性炭的特性,作用原理及其应用活性炭介绍活性炭是以优质椰子壳、核桃壳、杏壳、桃壳为原料,经系列生产工艺精制而成,外观呈黑色颗粒状。
优点是孔隙结构发达,比表面积大,吸附性能强,库层阻力小,化学性能稳定,易再生。
适用于高纯度的生活饮用水、工业用水和废水处理的深度净化脱氯、脱色、除臭和黄金提炼等方面。
活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 是一种极优良的吸附剂,每克活性炭的吸附面积更相当于八个网球埸之多. 而其吸附作用是藉由物理性吸附力与化学性吸附力达成. 其組成物质除了炭元素外,尚含有少量的氢、氮、氧及灰份,其結构则为炭形成六环物堆积而成。
由于六环炭的不规则排列,造成了活性炭多微孔体积及高表面积的特性。
活性炭可由许多种含炭物质制成,这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。
其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。
活性炭的制造基本上分为两过程,第一过程包括脱水及炭化,将原料加热,在170至600℃的温度下干燥,並使原有的有机物大約80%炭化。
第二过程是使炭化物活化,这是经由用活化剂如水蒸汽与炭反应来完成的,在吸热反应中主要产生由CO及H2组成的混合气体,用以燃烧加热炭化物至适当的溫度(800至1000℃),以烧除其中所有可分解的物质,由此产生发达的微孔結构及巨大的比表面积,因而具有很强的吸附能力。
活性炭的孔隙按孔径的大小可分為三类。
大孔:半径1000 - 1000000 A。
过渡孔:半径20 - 1000 A。
微孔:半径- 20 A。
由不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。
由椰壳制的活性炭具有最小的孔隙半径。
木质活性炭一般具有最大的孔隙半径,它们用於吸附较大的分子,並且几乎专用于液相中。
在都市給水处理领域中使用的第一种类型之粒状活性炭即是用木材制成的,称为木炭。
煤质活性炭的孔隙大小介於两者之间。
在煤质活性炭中,褐煤活性炭比无烟煤活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径,因此能有效地除去水中大分子有机物。
几种干果核壳活性炭的表征与性能比较
几种干果核壳活性炭的表征与性能比较李勇;张宏;李庆;刘娴【摘要】以南疆地区盛产的巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳为原料,采用微波辐照磷酸法分别制备了巴旦杏核壳活性炭( BAC)、核桃壳活性炭( HAC)和白杏核壳活性炭( XAC),干果核壳基质活性炭的制备工艺:10 g干果核壳以固液比1:3(g:mL)浸渍40%磷酸24 h,微波功率640 W,活化时间16 min。
采用物理吸附仪、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、X射线衍射( XRD)等表征方法比较研究了不同种类干果核壳活性炭性能差异。
结果表明:巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳活性炭的热分解过程、残留基团基本一致,活性炭晶型均以非晶态为主。
3类干果核壳活性炭表面分布着大量孔洞,且孔洞主要为0.4~1.2 nm的微孔和3~6 nm的中孔。
其中,白杏核壳活性炭的性能最优,BET比表面积达981.5 m2/g,总孔容达0.570 cm3/g,亚甲基蓝吸附值达269.6 mg/g,碘吸附值达1162.8 mg/g。
%A series of activated carbon was prepared using almond shell, walnut shell and white apricot shell as raw materials by microwave radiation with H3 PO4 as activating agent. Activated carbon was carbonized and activated by the nut shell immersed in the mass fraction of H3 PO4 40% solution, liquid ratio 1:3. After 24 h of immersion, the microwave with power of 640 W irradiated for 16 min. Pyrolysis mechanism, micromorphology, microstructure, components, nitrogen adsorption-desorption isotherm and pore size distribution of activated carbon were analyzed by TG, XRD, FT-IR, SEM, BET etc. The activated carbon obtained from nut powder by almond shell, walnut shell and white apricot shell have the approximate consistent on the thermal decomposition process and functional groups. They are atypical non-graphitizable. The nut shell of activated carbon has abundant interconnected pores and pore spaces, which size is about 0. 4 to 1. 2 nm of micropore and 3 to 6 nm of mesopore. It is shown that white apricot shell activated carbon has porous characteristic structure with 981. 5 m2/g for specific surface area and 0. 570 cm3/g for total pore volume. The adsorption value for methylene blue by white apricot shell activated carbon is 269. 6 mg/g, and the iodine value is 1 162. 8 mg/g.【期刊名称】《生物质化学工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P25-29)【关键词】干果核壳;活性炭;孔径分布;吸附【作者】李勇;张宏;李庆;刘娴【作者单位】塔里木大学机械与电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300;塔里木大学机械与电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300;新疆大学纺织学院,新疆乌鲁木齐 830000;西安工程大学环境工程与化学学院,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TQ35活性炭是由含碳物质制成的外观黑色内部孔隙结构发达,比表面积大吸附能力强的微晶质炭吸附剂,广泛应用于污水处理、烟气脱硫、空气净化、化工分离、催化剂等领域[1]。
核桃壳的综合利用
核桃壳的综合利用据分析,每100g核桃壳中含灰分0.663g、水分9.59g、苯醇抽出物3.71g、木质素38.05g、纤维素30.88g、半纤维素27.26g。
过去核桃作为干果销售,其果壳难以回收利用,而现在许多核桃被深加工利用,所产生的大量集中的核桃壳却被丢弃或焚烧,造成资源的极大浪费。
因此,加强对核桃壳的综合利用,避免核桃壳资源的浪费,生产附加值高的产品,不仅可以有效地处理固体废弃物,而且能够变废为宝,提高经济收入。
1.制造活性炭由于核桃壳的化学成分多为含碳物质,而活性炭是一种具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和优良的吸附性能的含碳物质。
自来水厂、污水处理厂、纯净水厂、制药厂、化工厂、食品厂、柠檬酸厂、淀粉厂、溶剂厂、维尼纶厂、燃料厂、饭店、家庭等均需要用优质活性炭来完成各自产品的过滤、吸附、分离或脱色等工艺过程。
随着经济的快速发展,我国对活性炭的需求越来越大,活性炭的发展及市场前景非常广阔。
以山核桃壳为原料,采用水蒸气活化法制备不定型颗粒活性炭。
试验结果表明,活性炭的综合得率为12%~16%。
所制活性炭如以亚甲蓝脱色力为主要目标,最佳活化温度为850℃~950℃、最佳活化时间为3h~4h;如以碘吸附值为主要目标,最佳活化温度为950℃、最佳活化时间为3h。
以山核桃壳为原料,采用磷酸活化法制备不定型颗粒活性炭,其基本特性为灰分4.01%、碘吸附值1038.2mg/g、亚甲蓝脱色力9.0mg/0.1g、硫化物微量、铁含量低于0.05mg/g、氯含量低于0.10mg/g、酸溶物1.14%、充填密度0.395、强度78.7%。
分析孔隙结构显示,比表面积1674.22平方米/g、总孔容积0.91m立方米/g、微孔容积0.26m立方米/g、优势孔径21%。
将核桃壳木炭粉碎至小于160目,加入黏结剂混合均匀后挤条成型、干燥,置于电热转炉中在氮气保护下炭化,加热条件为升温速率10℃/min、终温800℃、恒温时间30min,冷却后得到产品碳分子筛。
微波加热核桃壳制取活性炭及孔结构表征
微 波加 热核 桃 壳 制取 活 性炭 及 孔 结构 表 征
张利 波 刘 晓 海 , ,彭金 辉 涂 建 华 , , 张世 敏 范兴 祥 郭 胜 惠 , ,
( . 明理 工 大 学 材 料 与 冶 金 工 程 学 院 。 i昆 云南 昆 明 60 9 ; . 南 省 环 境 科 学 研 究 院 , 503 2云 云南 昆 明 6 0 3 ) 50 4
微 孔 型 , E 比 表 面 积 11 4 9 / , 孔 体 积 0 5 49mL g 微 孔 占总 孔 体 积 ( 积 分 数 , 同 ) BT 5. 1m。 g 总 . 6 / , 体 下
7.6 , 9 8 中孔 体 积 分 数 1. 7 , 孔 占 0 1 。 9 9 大 .7 关键 词 : 波 加 热 ; 微 活性 炭 ; 桃 壳 ; 径 分 布 ; 附 核 孔 吸 中 图 分 类 号 :TQ44 1 2 . 5 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 6 9 6 2 0 ) 4 0 8— 5 10 —7 0 (0 6 0 —0 1 0
试验 采用 的微 波加热 核桃 壳制 造活性 炭装 置见
图1
水蒸 汽加热 , 是烟 道 气 加 热 , 是 根 据热 传 导 、 还 均 对
流和辐 射原 理 , 原 料 外 部 开 始 由表 及 里 地 进 行加 从 热 , 经过 相 当长 的工艺 时间 , 须 才能 完成 炭化 一活 化
的综 合利 用 , 生产 附加值 高 的化 工产 品 , 可显 著提 高 农业 资源 的利 用率 。 活性 炭 是具有 发达 的孔 隙结 构和 巨大 的 比表 面 积 的含碳 物 质 , 有 优 良的 吸 附 性 能 和 催 化性 能 。 具
以核桃壳为碳源微波加热制备介孔活性炭
以核桃壳为碳源微波加热制备介孔活性炭∗王力臻;闻红丽;孙淑敏;张勇【摘要】The mesoporous activated carbon was prepared by microwave radiation process using walnut shell as carbon source.The as-prepared activated carbon was well characterized by XRD,SEM and nitrogen adsorption-desorption.The influences of microwave power and radiation time on the capacitance characteristics of activated carbon for electrochemical capacitors was investigated by glavanostatic charge-discharge,cyclic voltammetry (CV)and AC impedancespectroscopy.Microwave power at 480 W and radiation time for 9 min were regarded as the optimum process.The activated carbon prepared under this process had the average pore size of 4.44 nm and the mesoporous rate of 78.51 %.The specific surface area was 1 530 m2/g and its shape was irregular,porous and amorphous structure.The specific capacitance was 226.4 F/g at the charge-discharge current of 100 mA/g. It kept 192.2 F/g after 1 000 cycles,and the capacity fade of activated carbon was only 0.015 % when cycled at 100 mA/g.%以核桃壳为碳源,微波辐射法制备了介孔活性炭。
高活性活性炭的制备和应用研究
(0±1)mi, 却后 将核 桃壳 研磨 成 小颗 粒 , 3 0 n冷 过
2 0目筛 。 0 13 2 脱 色率 的计 算 ..
1 实 验 方 法
1 1 仪 器 .
活性 炭 吸 附有 机污染 物 的脱 色 率 为 : R% = ( 一 A A )×10 , 中 :。为未 加 入 活性 炭 前 1 /。 0% 其 A 溶 液 的吸光 度 , A为加入 活性 炭后 溶 液 的吸光 度 。
物 的 高活性 活性炭 。研 究制备 方 法和 吸 附工 艺参 数对 材料 吸 附容 量 的 影 响 。 实验 表 明 , 以果
壳为原料 制 成 的 高 活性 活性 炭 对 合 成 染料 、 芳香族 胺 类 和酚 类 的饱 和 吸 附容量 分 别 为 : 离 阳
子蓝 染料 13mgg苯胺 5 7mgg 苯 酚 35mgg具 有优 良的吸 附 能力 。 2 / 、 . / 和 . / ,
13 3 高 活性 活性 炭吸 附容 量 的测定 . .
U 77 R V 5 C T紫外 可 见 光 光 度 计 ( 海 精 密科 上
学仪器有限公司) P S 2 ;H 一 C型精密酸度计 ( 上海 雷磁 仪 器 厂 ) 0 A一1型 数 显 电热 鼓 风 机 干 燥 ;11
箱( 上海 浦东 跃欣科 学 仪器 厂 )坩 埚 ; ; 马福 炉 。
( # L , t时刻 污 染 物 溶 液 浓 度 ( m )c为 m#L , )V
花生 壳 , 桃 壳 , 离 子 蓝 染 料 ,5 磷 酸 核 阳 8% ( 3O ) 9 % 硫 酸 ( S 4 , 0 双 氧 水 HP 4 , 8 H2O ) 4 % ( ,0 氯 化 锌 溶 液 , 馏 水 , 一( H O )3 % 蒸 N 1一萘
果壳活性炭实验报告.
材料学院实验报告实验名称:果壳活性炭的制备与性能报告内容一、实验目的和要求(一)实验目的1、采用磷酸化学活化法制备果壳活性炭,掌握一种木质材料化学活化法制备活性炭的工艺方法。
2、选择不同粒度的材料,采用不同的活化处理工艺制备活性炭,研究原始材料和工艺参数对活性炭性能的影响。
二、实验原理和方案(一)实验原理1、活性炭的性质、原料及其应用活性炭以石墨微晶为基础,性能稳定,可在不同温度、酸碱度的条件下使用,还可再生循环。
原料分为三类:1、木质活性炭2、煤质活性炭3、石油类活性炭4、污泥类活性炭。
活性炭是良好的吸附剂,在食品、制药、化工、电子、黄金、国防等工业部门,以及空气、水净化处理等环境保护中获得了广泛应用。
2、活性炭的制备方法活性炭的制备过程实际上是在高温下通过有机物的热分解和热缩聚作用,使碳原料中的非碳物质以挥发的形式去除,并合理消耗掉原料中一定量的碳,从而形成大量微孔结构的过程。
根据活化方式的不同,活化方法可以分为物理活化法、化学活化法、物理化学活化法和化学物理活化法。
物理活化法可分为炭化和活化两个阶段。
炭化是在惰性气体的环境下,于400℃以上对原料进行热分解处理,将原料中的O和H原子以H2O、CO、CO2、CH4以及小分子醛类等形式除去,也有部分以焦油的形式蒸发除去,排除大部分非碳组分,碳原子不断环化、芳构化,结果是氢氧氮等原子不断减少,碳不断富集,最后形成富碳或纯碳物质。
炭化后的料中含有一部分的碳氢化合物,所形成的额细孔容积小且易被堵塞,所以此时的碳吸附性能较低,需要通过活化提高其吸附性。
活化是利用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体与炭化料进行反应,使其具有发达的孔隙结构。
物理活化法制备活性炭的生产工艺简单、清洁,不存在设备腐蚀和环境污染的问题,并且活化无需清洗即可直接使用,但通常需要较高的活化温度和较长的活化时间,能耗也较高。
化学活化法是将原料以一定的比例加入到化学药品中浸渍一段时间,然后在惰性气体介质中加热,同时进行炭化活化,通过一系列的交联或缩聚反应形成丰富的微孔,同时也改变了活性炭表面官能团的类型和数量。
核桃壳活性炭的影响因素及参数确定
表 1
素前驱体微晶结构的有序化不利 。因为在固相中 自由基移 动慢 , 没 有足够 的时间有序化 。同时, 高升温速度会在短 时间内析 出大量 的 挥发分 , 结果 生成大 的孔隙 。 另外 , 高的升温速度对活性炭的强度也 不利 。因此炭化终温一般 不宜太高 , 应控制在 8 0 0。 C 左右。 影 响活性炭性能的活化条件主要是时间和温度 。 在温度固定 的 条件下 , 活化时间越长 , 烧失率越大 。当活化时间较短时 , 活化反应 主要是产生微孔 , 微孔增 多使 活性炭的吸附. 1 生能提高 , 随着活化 时 间的延 长 , 达到一定的程度后 , 活化反应 的主要作用是扩孔 , 从 而使 微孔减少 , 大 中孔 增多 , 比表面积相对减少 , 吸附能力降低 。当活化
时 间 进 一 步延 长 时 , 活化 剂 分 子 对 基 体 内部 的 特 定 结 构 的 选 择 性 活 化又产生新 的微孔 , 使 得吸附性又升高 。 2 . 1 碳 化 温 度 对 活性 炭 的影 响 炭化过程核桃壳受 热分解 , 经历低温氧化条件 的脱气 、 脱 水反 应, 中温绝氧热分解反应和高温绝氧缩聚反应 3个 阶段 。炭化效果 受控炭化温度 ,用炭化料 的挥发分含量衡量 炭化程度 , 试验结果见
表 2 活性炭 在形 状上可 分为粉 状炭 和粒状炭 两大 类 化, 根据对活性炭性 能的不 同需要 , 可 以采用化学活化 法或物理活化法 。 本实验 中采用物理活化法 , 用水蒸汽 作为活化剂 , 将核桃 壳制成活性炭 。 1 用 核 桃 壳 制 备 活性 炭 1 . 1 取样 : 首先将 核桃 壳原料砸碎 , 用 6毫 米的塞 子进行塞分 , 再用 四分法获取 4 0克的试样量 。 1 . 2 装料: 将试样 装入管式 电阻炉内 , 炉子两头塞 满 陶瓷 。 1 . 3炭化 : 按 照制定好 的工艺路 线 , 设 置好碳化温 度进行加热 。 1 . 4冷却 : 碳 化完成后取 出炉管 进行冷却 , 称量碳 化 物质量 , 计算炭化得率 。 1 . 5活化 : 采用水蒸气 活化法 , 按每分钟 1 6滴的流 量 通水 。 炭化效果最佳 。 1 . 6冷却称 量活化物质量 , 计算活化得率。 2 . 2 活 化 温 度 对 活 性 炭 的影 响 2 分析影响活- I 生 炭性能的因素 活化温度不 同活性炭得率则不同 , 从表 2中数据 可以看 出在其 活性炭制备过程 中影响其性能 的主要 因素有 :添加剂种类 、 炭 化温度 、 炭化时间 、 活化温度 、 活化时间 、 水蒸气流量( 即水炭 比) 等。 他反应条件相同时随活化温度增加活化得率逐渐降低 。 2 . 3活 化 时 间对 活 性 炭 的影 响 其中炭化温度 的影响包括升温速度和炭化终温。 炭化升温速度 活化作用 时间不 同活性炭得率则不 同, 从表 3中数据可 以看 出 对碳素前驱体 的微 晶结构影响很大。 由于升温速度的提高可 以使酚 醛树脂 的热 分解 加快 , 短时间 内产生较多 的游离基 , 而且气体 析出 在其他反应条件相同时随活化作用时间增加活化得率逐渐降低。 综上所述得 出结论用核桃壳制备活性炭 的优化工艺 条件 : 炭化 速度和胶质体流动性增加 , 有利于中间相 的生长河碳素前驱体石墨 0 0 %, 活化温度 9 4 0 o C, 活化时间 3 . 5 h 。 化度 的提高 , 但不利于活性炭孔隙结构 的发育 。高 的升温速度对碳 温度 6
核桃碳的制作方法
核桃碳的制作方法简介核桃碳是一种高效的生物质燃料,由核桃壳经过处理后制成。
它具有高热值、低灰分、无烟无味等优点,广泛应用于工业生产和家庭取暖。
本文将介绍核桃碳的制作方法,包括原料准备、炭化过程和碳化后的处理。
原料准备制作核桃碳的主要原料是核桃壳。
核桃壳是一种生物质废弃物,常见于核桃果实的外部硬壳。
在核桃的加工过程中,核桃壳通常被丢弃或作为废料处理。
选择干燥的核桃壳作为原料,可以提高碳的质量和炭化效率。
炭化过程炭化是将生物质原料在高温无氧条件下转化为炭的过程。
下面是核桃碳的炭化步骤:1.原料处理:将核桃壳清洗干净,去除杂质和尘土。
然后将其破碎成适当的大小,便于后续的碳化过程。
2.碳化炉准备:选择合适的碳化炉进行碳化。
碳化炉可以是固定式炉、浸渍式炉或流化床炉。
根据实际情况选择合适的炉型。
3.炉内预热:在炭化炉中加热至适当的温度,通常在400℃以上。
预热过程有助于去除原料中的水分和揮发性物质。
4.碳化反应:将预热后的核桃壳转移到碳化炉中进行反应。
提高温度,将碳化炉保持在600℃-800℃的温度范围内,进行碳化反应。
在无氧或低氧气氛下进行碳化,防止产生燃烧。
5.碳化时间:根据核桃壳的质量和炭化温度,控制碳化的时间。
通常需要几小时到几十小时的时间。
6.冷却处理:待碳化时间过后,关闭碳化炉,让炉内的核桃碳自然冷却。
冷却过程要注意防止外界氧气进入。
7.粉碎和筛分:将冷却好的核桃碳进行粉碎和筛分,得到制成颗粒状的核桃碳。
碳化后的处理经过炭化过程后得到的核桃碳并不能直接使用,还需要进行处理才能达到合格的使用要求。
以下是核桃碳的后处理步骤:1.去除灰分:使用合适的方法将核桃碳中的灰分去除,提高核桃碳的纯净度。
可以使用物理方法如筛分、洗涤等,也可以运用化学方法如酸碱法等。
2.包装和贮存:将处理好的核桃碳进行包装,选择合适的包装材料,以免在贮存和运输过程中受到污染。
同时,将其贮存在干燥通风的地方,避免湿气和水分的侵入。
活性炭制备综述
活性炭的制备摘要综述了目前活性炭制备的各种原料及活化方法, 介绍了各种活化原料的利用方法,分析与探索了各种活化方法的优缺点,并对活性炭制备的研究方向及未来做了展望。
活性炭是一种性能优良的多孔吸附材料。
因其内部具有非常丰富的孔隙结构(其中孔径小于2.0nm的称微孔, 孔径在2.0 nm至100 nm 的称中孔,孔径在100nm以上的称大孔) 和巨大的比表面积(一般为700 m2/g至1 500 m2/g),故具有很强的吸附性能,此外还有一定的机械强度。
活性炭能选择性地吸附液相和气相中的某些杂质或组分,具有脱色、脱臭、脱硫的功能;并能吸附某些催化剂,是一种良好的催化剂载体。
因此,活性炭有着非常广泛的用途,被广泛应用于各种工业生产过程中,在液体处理提纯,空气消毒净化,金属脱硫提炼等具体应用以及医药工程,原子能工程,生物工程,纳米工程等高新科技领域都起到不可替代的重要作用。
随着世界经济的发展和各国人口的增加,自然环境的压力也在日益增大。
而活性炭在环境保护领域所起到的作用也随之增大,其中最重要的应用是作为水处理的材料使用。
在发达国家,用于水处理的活性炭占总量的比重都很高,例如英国约为40%,日本则更高,约为65%。
活性炭是利用植物、煤或其他含碳的工业废料作为原料,经物理和化学方法进行加工而得到的。
其加工工序主要包括:原料破碎,过筛,催化剂活化,漂洗,烘干,筛选等。
在催化剂活化的过程中,一般根据活化介质的不同,将活化方法分为两种,即物理活化法和化学活化法,随着科学和生产技术的进步,现在还有物理化学复合活化法、催化活化法、超临界技术等方法。
下面主要从原料、活化方法两方面,分析活性炭制备的国内外研究概况和发展趋势。
1.原料可用于制备活性炭的原料来源丰富,一般只要是富含碳的物质均可作为制备活性炭的原料。
原料根据来源主要可分为植物类和矿物类两大类。
其中,植物类可使用的原料包括: 木材、椰壳、胡桃壳、杏核、橄榄核、稻壳等;矿物类的原料则包括: 无烟煤、沥青、石油焦等。
水蒸气活化核桃壳制造活性炭的研究
水蒸气活化核桃壳制造活性炭的研究马祥元,张利波,彭金辉,张世敏,涂建华,范兴祥,郭胜惠(昆明理工大学)摘要:研究了以核桃壳为原料,采用水蒸气活化法制备活性炭工艺。
讨论了活化温度、活化时间和水蒸气流量对活性炭的得率和吸附性能的影响,得到了最佳工艺条件:活化温度为850℃,活化时间为90min ,水蒸气流量为0.45L/min ,所制备的活性炭得率为20.07%,碘吸附值为1048.96mg/g ,亚甲基蓝吸附值为12ml/0.1g 。
同时,对水蒸气活化制备活性炭过程的反应机理进行了初步探讨。
关键词:活性炭;核桃壳;水蒸气;机理中图分类号:TF12512+3 文献标识码:B 文章编号:1001-1277(2005)06-0036-04 过去核桃作为干果销售,其果壳难以回收利用。
现在出现了核桃的深加工工艺,一是取仁或取仁后加工饮料等,二是制油。
大量集中的核桃壳被丢弃或被焚烧,造成资源的极大浪费。
据2004年中国统计年鉴,我国2003年核桃产量为393529万t 。
仅就云南而言,2003年核桃的产量高达76118万t ,位居全国第二。
而在云南,每年加工取仁后核桃壳被当作燃料烧掉,利用价值极低。
因此,加强对核桃壳的综合利用,生产附加值高的产品,不仅可以有效处理固体废弃物,而且能够变废为宝,提高农民收入。
水蒸气活化核桃壳首先是把核桃壳干燥、破碎和炭化,然后将水蒸气加入正在加热的炭化料中,使之通过灼热的炭层、并与碳发生活化反应进行活化。
活化料经过干燥粉碎后得到活性炭产品[1~4]。
对采用水蒸气活化法用核桃壳制造活性炭进行了研究,探讨了活化温度、活化时间和水蒸气流量对活性炭的得率和吸附性能的影响,初步探讨了过程反应机理。
1 试验方法1.1 原料试验所用的原料是云南产的泡核桃壳,其工业分析结果为:水分9.91%,挥发分89.21%,灰分0.72%,固定碳(核桃壳中的碳含量)16%。
1.2 试验装置研制的核桃壳制造活性炭试验装置如图1所示。
核桃壳制备活性炭方法及吸附性能的研究
Ke r s wa n t h l;a tv t d c r n;pr p r to s;a s r to y wo d : l u u l c i a e a bo e a ain d o p in
山 核 桃 ( a acta s ) 中 国 重 要 的 经 济 林 树 种 , 产 于 浙 江 杭 州 临 安 市 。 对 于 山 核 桃 的 营 养 价 值 、 Cr a ye i 是 y h ns 主 栽 培 、 态 和 产 品 加 工 国 内 外 已 有 大 量 的 研 究 报 道 。但 对 于 山 核 桃 果 取 仁 后 剩 余 坚 壳 的 有 效 利 用 还 处 在 生 探索 研究 之 中 。 随 着 中 国《 秆 禁 烧 和 综 合 利 用 管 理 办 法 》 颁 布 和 实 施 , 家 及 各 地 政 府 部 门 在 核 桃 壳 综 合 利 用 方 秸 的 国 面 非 常 重 视 , 断 探 索 核 桃 壳 综 合 利 用 技 术 的 研 究 和 推 广 应 用 。据 报 道 , 国农 业 部 南 方 地 区 研 究 中 心 用 不 美 核 桃 壳 研 制 成 功 了 比 表 面 积 为 每 克 1 2 0— 15 0平 方 米 的 颗 粒 活 性 炭 ( A )1 。 目 前 , 国 对 核 桃 壳 的 0 0 G C『 I 中 利 用 大 概 有 以下 几 方 面 的 研 究 : 用 超 声 波 法 从 核 桃 壳 中 提 取 棕 色 素 ; 微 波 辐 照 核 桃 壳 氯 化 锌 法 制 备 活 即 用
氮 气 保 护 下 , 每分 钟 升温 1 ℃ 的速 率 加 热 到 4 0 以 O 0 ℃进 行 预 炭 化 , 在 7 0 条 件 下 活 化 所 制 备 的 活 性 炭 具 有 较 强 的 吸 附 性 能 。 再 0℃
核桃壳磁性活性炭的制备及条件优化
functional groups of magnetic activated carbon of walnut shell were detected. The results showed that the optimum conditions
叶、木屑等 [2] 。 采用农业废弃物制备成比表面积大、
微孔结构发达的生物炭,将废弃物进行有效利用,解
决资源短缺问题 [3] 。 生物炭表面富含羧基、酚羟基、
羰基等官能团,有大量的空隙结构,是一种良好的吸
∗四川省教育厅科研项目
( 17ZB0402 ) ;西昌市 教育和科学技术项目
状态, 失 重 率 为 29 15% , 其 原 因 可 能 是 活 性 炭 中
H2 O、 CO2 等 被 吸 收 蒸 发; 第 2 阶 段 为 158 49 ~
400 18 ℃ ,曲线缓慢上升,吸热缓慢进行,失重率为
30 06% ,原因可能是水分、CO2 等继续被吸收蒸发同
时核桃壳表面的不稳定组分( 如木素、半纤维素、纤
第 36 卷 第 3 期
2018 年 3 月
Vol. 36 No. 3
Mar. 2018
环 境 工 程
Environmental Engineering
核桃壳磁性活性炭的制备及条件优化
∗
严 云1 杨公秀1 李 松2 刘 洪3
(1 西昌学院 资源与环境学院,四川 西昌 615013; 2 绵阳师范学院 化学工程学院,四川 绵阳 621000;
源于核桃壳的生物形态多孔炭的制备及其性能研究
用 x射线Leabharlann 射仪 (R D 00 C K ) X D, 50 , u 来表征炭
化温度对材料组成和微观结构的影响 , 操作条件 : 激
中[ 9 1 。但上述炭化活化工艺存在步骤多、 能耗高 、 所用
化学试剂会造成环境污染等缺点 , 同时活化炭化过程
发 电压 3 电流 3 m 扫描速率 2 m n , 0 V, k 0 A, 。・ i 采用 ~
质 量 为 2— 5 , 流 量 为 5mlmi~ 升 温速 率 为 5 3mgAr 0 ・ n,
Te mpe au e  ̄ r t r / C
1℃・ i , o m n 温度变化范围为室温到 80 苜≥ jP1 一 0 基\ ℃。
图 1核桃壳在氩气 氛中的 T D G曲线 G— T
4 小时 ,然后在惰性气氛炉中采用一定的升温工艺 8 升至 目标温度(0 o 90 60 c,0 o 10 o , 保温 2 , C和 2 0 C)各 h 即可得到三种不同温度炭化的多孔炭材料。升温工
艺 通过核 桃壳 的热 分解 曲线 确定 。
22 表 征 .
化工产品[ 6 1 。核桃壳多孔炭作为活性炭 、 炭分子筛和 催化剂载体在气体和液体的精制 、 分离 、 水处理和空 气净化 等方面 已得 到初 步应 用【 作为多孔 炭电极 , 用于双电层 电容器 、 锂离子 电池方面的研究也在探索
中图 分 类 号 : Q1 47 文献 标 识 码 : T 7 .5 A
料, 研究了核桃壳的热裂解过程 、 炭化温度对材料组 成、 比表面积和微观结构的影响以及材料的非等温氧
化 机理 , 期望 能 为该类 材料 的大 规模 应用提供 有益 的
帮助 。
在仿生材料的研究中, 结构仿生是一个热点。其 中, 利用天然木质材料炭化后形成的具有特征结构的 多孔炭来设计和制备具有特殊结构及功能的新型无 机材料受到了特别关注【 l 。 我国核桃年产 2 O多万吨 , 其果仁的作用 已为人 们肯定 , 而绝大部分核桃外壳被作为燃料烧掉 , 造成
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四川 化工
第1 4卷
2 1 年 第 4期 01
核 桃 壳制 备 活性 雪军 田 龙 赵 静。
(. 1 中北 大学化 学工程 系, 山西太原 ,30 1 0 05 ; 2 中北 大学信 息商务 学院 , . 山西 太原 ,30 1 00 5)
2 2 活 性炭 的表面 积 ̄ : 结构 分析 . nL P 样 品 比表 面和 孔 分 布测 试 是 在 AS 0 0系 AP 2 2
姚教授把介孔炭和高活性导电聚苯胺复合 , 获得了
高容量 长 寿命 的炭基 复合 电极 材料 [ 。法 国 国家科 2 ] 研 中心 B g i 授研究 组采 用 氧 、 的官 能 团强化 6un教 氮
析。以活性炭为电极材料制备炭电极, 利用恒电流充放电、 循环伏安 、 交流阻抗等 电化学测试方法 研究 其 电化 学性 能及其 与活性 炭材 料结 构 的关 系 。
关 键词 : 活性 炭 核桃壳 超 级 电容 器 活化 10 0 ℃下 干燥 2 h 干燥 后 以质 量 比为 N : ( 4; 1 N一 1 、
算。
2 3 电化学 电容器 电极 的组装 .
分析 , 并利用恒 电流充 放电、 循环伏安 、 交流阻抗等 电化学测试方法研究其电化学性能及其与潘 眭炭材
料 结 构 的关 系 。
称取 1 0mg左 右 的炭 电极 材 料 , 其 中 加 人 在 5 ( 质量 B) L 的聚 四氟乙烯 粘结剂 , 调成 均匀 的膏 并 状 混合物 , 待其 干 湿度 适 宜 时 , 匀 涂 在 泡沫 镍 上 , 均
2 5
片的质量 , 减去泡沫镍的质量 , 可以得出纯电极材料
的准 确质 量 。 电化 学测 试 前 , 工 作 电极 放人 电解 将
3 结 果 与讨 论
3 1 比表面 积和 孔容 的分布 .
质溶液(0w K 3 t OH水溶液) 中抽真空浸润 3 分 O 钟, 将泡沫镍电极和炭材料中的气体排出, 以确保 电 解质溶液充分浸润 电极材料 。
在 90 0 ℃下 加 热 1 时 ; 却 至室 温后 取 出 , 0 6 小 冷 用 . M 1 HC 在磁 力 搅 拌下 洗 涤 以去 除 Z C。 留物 , n I残 再 用 蒸馏水 反复 冲洗 , 至无 C一 验 出 ; 直 l检 抽真 空过 滤 后 在 10 0 ℃下 烘 干 ; 进行 孑结构 和 电化学 测试 。 L
缺 点 L 。本 实 验 以核 桃 壳 为原 料 , Z Cz 化 法 7 ] 用 n 1活
统 上采用 氮气静 态 吸 附法 完 成 的 , 试 在 液 氮温 度 测
( 7 3 下进 行 。测试 前样 品在 4 3 7 . K) 7 K下脱 气 1 2小
时。样品的比表面采用 B T法计算得到。总孔容 E
中 ,n 23 Z C24具 有 较 大 的 比表 面 积 和 总 孔 Z C1 、 n I - —
化学工作站上 , 以贵金属铂片为对 电极 、 饱和甘汞电 极为参 比电极 , 3 t K 在 O OH水溶液电解质中测 w
容, 当活化剂与样品的质量 比为 2 活化产物的微 时,
孔面积达到最大值 , 继续增大活化剂 的用量会导致
2 实 验
2 1 实验 步骤 .
在 30k /m。 0 gc 的压力 下压 制成 工作 电极 , 之后 放在
取小 于 6 目核 桃 壳 粉 碎 物 3 0 g各 四份 , 在
真空干燥箱 中 10 干燥 1 0。 C 2小时。最后测量 电极
第 4期
核桃 壳制 备 活性 炭 的 电化 学性 能研 究
炭材料 的表 面活性来实现高容量E 4 a] - 。美 国 D ee r l x
大学 Go os教 授 和法 国 国家 科研 中心 P re 教授 g ti ott
合作发现 了超微孔 中的反常电容现象 , 为多孔炭材
料 的孔 隙结构设 计 指 出 了一 个 新方 向I 。在 常用 5 ]
的 K H 电解液体系 中, O 钢壳及塑料壳的封装方式 会造成电容器体积过大 、 能量密度 与功率密度低 的
2 4 电化 学 性能 测试 . 循 环伏 安 和恒 流充 放 电测 试 是 在 C 60 HI6C电
所有样品的孑 结构参数列 于表 1 L 中。从表 1 中
可 以 看 出 , 着 活 化 剂 用 量 的 增 加 , 级 孔 炭 的 随 多
B T 比表面积、 E 介孔表面积和总孔容不断增加 。其
微孑表面积的下降 , L 这可能是 由于过度活化导致微 孔孔壁塌陷所造成的。几个邻近 的微孔塌陷、 融合
( ) Vt由相 压 力 点 在 09 5时 的 吸 附 量 计 算 得 到 。 .9
制备低成本 、 高性能电化学电容器炭电极材料。用
氮 气 吸 附法对 活性 炭 的孔结构 和表 面官 能 团进 行 了
介孑分布采用 B H( artJy e- l dr法计 L J B r t o nr e e) e— Ha n
摘 要
活性炭商业应用于超级电容器 , 由于其高 比表面积, 好 的热性能和导电性, 好 的抗腐蚀性 , 良 良
稳定 性 高 , 本低 , 成 因此 在这 个领 域 活 性 炭 的研 究 作 为 电极 材料 一 直 是 热 门话 题 。 以核 桃 壳 为原 料, 采用 Z Cz 化法 制备活 性炭 ( )用 氮 气 吸 附法对 活 性 炭 的孔 结 构 和表 面官 能 团进行 了分 nI 活 AC ,
l 刖 吾
2 3 4 的 比例 与 Z C z 、 、) n I混合 ( n 1用蒸 馏 水 溶解 ) Z C ,
目 , 前 多孔炭、 氧化物和导电聚合物 三类材料
都 可 以作 为超 级 电容器 电极材 料[ 。复旦 大学 夏永 1 ]
并在磁力搅拌器上加热搅拌直 至} 合物成泥浆状 ; 昆 将上述混合物转移到铁槽 中, 并在管式炉氮气保护 下加热 , 以每分钟升高 5 ℃的速率升高到 9 0 并 O ℃,