活性炭的制备及吸附性能表征
活性炭吸附材料的制备与性能研究
活性炭吸附材料的制备与性能研究1.引言活性炭是一种具有多孔结构、高比表面积和很强吸附能力的吸附材料。
它的主要应用领域包括工业废气治理、水处理、催化剂载体、电容器负极材料等。
在这些应用中，活性炭的吸附性能是至关重要的，因此其制备与性能研究也备受关注。
2.活性炭制备方法目前制备活性炭常用的方法包括物理、化学和生物三种方法。
其中物理法制备的活性炭具有孔径分布范围窄、孔径分布不均匀等特点，化学法制备的活性炭则具有孔径分布范围广、孔径分布均匀等特点。
生物法制备的活性炭则具有孔径小、孔隙率大等特点。
其中物理法和化学法制备的活性炭制备工艺相对成熟，且大规模生产的成本较低。
本文重点讨论物理法制备活性炭的相关性能研究。
3. 活性炭制备过程及性能物理法制备活性炭的步骤主要分为两个部分：原料选择和活化处理。
其中原料选择直接影响活性炭的吸附性能，而活化处理则可以提高活性炭的孔径分布和孔隙率，从而增强吸附性能。
3.1 原料选择原料选择是物理法制备活性炭中尤为重要的一步。
目前常用的原料有木材、硬煤、竹材、废纸浆等。
其中木材是目前用得最广泛的原料，其产生的活性炭孔径较小、孔隙率低，适用于处理微小分子；硬煤则通常具有大孔径和高孔隙率，适用于处理大分子。
废纸浆则具有孔径中等，孔隙率适中的特点，适用于处理中等分子。
3.2 活化处理在原料选择完成之后，对其进行活化处理可以提高孔隙度和孔径分布，从而增强活性炭的吸附能力。
活化有两种方式：物理活化和化学活化。
物理活化侧重于提高孔径分布规律性，化学活化则是通过化学反应提高孔隙度和孔径分布。
化学活化的常用方法包括氢氧化钾法、磷酸法、硝酸法等。
4. 活性炭吸附性能由于孔径尺寸、孔径分布以及表面化学性质的不同，活性炭对不同气体和液体的吸附能力也不同。
具体来说，不同气体分子的分子量和分子大小不同，因此对活性炭的吸附性能影响也不同；不同液体的表面张力和溶解度也不同，因此同样对活性炭的吸附性能造成不同影响。
棉秆活性炭的微波辐射磷酸法制备、表征及吸附性能
（ ｈ ｅ ａ ｏ ａｏ ｙｏ ｅ ｎ Ｐ ｏ ｅｓ ｇｆ ｒ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｉ ｆ ｉ ａ ｇＢ ｎ ｔ ａ ／ ｃ ｏ １ ｆ ｈ ｍｉ ｒ Ｔ ｅＫ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆ Ｇｒｅ ｒ ｃｓ ｉ ｅ ｃ ｇｎ ｒ ｇ ｏ ￣ｉ ｉ ｕ ｎ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｓ ｙ ｎ ｏ Ｃ ａＥ ｅ ｎ Ｘ ｎ ｇ Ｃ ｔ
文 章 编 号 ：０ ７７ ８ （０ １０ —６ ８０ １０ —３３ ２ １ ）５０ １—５
棉 秆活 性 炭 的 微 波辐 射 磷 酸 法 制备 、 征 及 吸附性 能 表
邓辉 ， 张根林 ， 高英 ， 萍 孙
（ 疆 兵 团化 工 绿 色 过 程 重 点 实 验 室一 家 重点 实验 室培 育基 地 ／ 河子 大学 化 学 化 工 学 院 ， 疆 石 河 子 市 ，３ ０ ３ 新 国 石 新 ８２０） 摘要 ： 以棉 花 秸 秆 为 原 料 ， 用 微 波 辐 射 磷 酸 法 制 备 活 性 炭 ， 讨 了 微 波 功 率 、 射 间 及 磷 酸 浓 度 等 工 艺 条 件 对 棉 采 探 辐 秆 活 性 炭 吸 附性 能 及 产率 的影 响 。研 究 结 果 表 明 ： 磷 酸 浓 度 、 波 功 率 与 辐 射 时 间 ３个 因 素 中 ， 射 功 率 对 活 性 在 微 辐
中 图分 类 号 ： ４ ４ １ ￥ ９ ＴＱ ２ ． ； ７ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ， ａ ａ ｔ ｒ ｚ ｔＯ ｎｄ Ａｄ ｏ ｂ ｂ ｌｔ ｆ Ａｃ ｉ ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔｏ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｓ ｒ ａ ｉｉｙ ｏ ｔｖ ｔ ｄ Ｃａ ｂ ｎ ｆ ｏ Ｃｏ ｔ ｎ Ｓ ａ ｋｓｂｙ Ｍ ｉ ｒ ｗａ ｅ Ａｓ ｉ ｔ ｄ Ｈ３ ｒ ｍ ｔｏ ｔ ｌ ｃ ｏ ｖ ｓｓ ｅ ＰＯ４Ａｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｔｖ ｔｏ
活性炭材料的制备及其吸附性能研究
活性炭材料的制备及其吸附性能研究活性炭是一种高效的吸附材料，广泛应用于工业领域和环保中。
其制备过程复杂，其中关键是制备方法和材料特性的控制。
本文将介绍活性炭的制备及其吸附性能的研究进展。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法多种多样，如物理法、化学法和物化法等。
物理法是利用高温和特殊气氛，将无机原材料直接聚集成炭，其制备过程简单，但性能相对差。
化学法是将有机高分子或碳素化合物在特定条件下进行裂解或氧化后，得到炭材料。
物化法是结合物理和化学原理，在制备过程中控制原料和反应条件，以获得理想的炭材料。
二、活性炭的制备材料活性炭的制备原料多种多样，包括木屑、竹材、果壳等天然原材料，也包括聚丙烯、聚氨酯、纤维素等人工高分子。
材料种类不同，会影响活性炭的孔径大小和吸附性能。
例如，天然原材料产生的活性炭多为微孔，吸附能力较强；而人工高分子制备的活性炭多为介孔或大孔，吸附能力相对较弱。
三、活性炭的吸附性能活性炭的吸附能力主要取决于其孔径分布、表面性质和晶体结构等因素。
不同孔径大小的活性炭对不同物质的吸附效果也不同。
例如，微孔活性炭对小分子有机物质具有较强的吸附作用，而介孔或大孔活性炭对大分子有机物具有更好的吸附性能。
此外，活性炭表面化学性质的不同也会导致其吸附性能的差异。
一般而言，具有氨基、羟基、羧基等官能团的活性炭吸附能力会更强。
四、活性炭的应用由于其吸附能力和环保性质，活性炭广泛应用于水处理、空气净化等领域，同时也被用作电容器、电极材料等电子制品中。
在水处理方面，活性炭可以去除水中的有害物质，如重金属离子、有机物、药物等，提高水的质量和纯度。
在空气净化方面，活性炭可以去除甲醛、苯、二氧化硫等有害气体，改善人们生活环境。
总之，活性炭材料的制备及其吸附性能的研究是一个重要的领域。
通过不断探索材料特性和优化制备工艺，可以获得更具吸附能力和应用价值的活性炭，促进其在各个领域的应用。
活性炭材料的制备及其吸附性能研究
活性炭材料的制备及其吸附性能研究活性炭是一种重要的吸附材料，其具有很强的吸附能力和广泛的应用领域。
在各种工业环境和生活中，活性炭都被广泛应用于水处理、空气净化、药物制剂、电力工业、石油化工等领域。
本文将从活性炭的制备方法出发，分析其吸附性能及其影响因素，并对活性炭未来的发展进行探讨。
一. 活性炭的制备方法活性炭制备方法多种多样，其中最为常见的制备方法是物理法、化学法和物化法。
物理法是将天然材料和煤、木材等碳质材料在高温下进行碳化、炭化，然后进行物理活化制备而成；化学法是通过将碳质材料浸泡在化学试剂中，再进行热解和活化制备而成；物化法则是将化学和物理法相结合，用化学方法改性材料，然后进行物理活化。
制备方法对活性炭的吸附性能有很大影响。
不同制备方法得到的活性炭样品孔隙大小、孔隙分布、孔隙结构和表面特性都各不相同。
因此，制备方法也成为影响活性炭材料性能的重要因素之一。
二. 活性炭的吸附性能及其影响因素活性炭的吸附性能主要受到物理因素和化学因素的影响。
其中，孔隙结构、表面特性和溶液pH值是影响吸附性能的重要因素。
（一）孔隙结构活性炭的吸附性能与其孔隙大小、孔隙结构直接相关。
研究表明，能够发挥最佳吸附性能的孔隙大小应该是2-20 nm之间，而大于20 nm和小于2 nm的孔隙对活性炭的吸附性能贡献较小。
此外，孔隙分布越均匀，则活性炭的吸附能力越强。
（二）表面特性活性炭的表面处于一种非常活跃的状态，具有一定的亲水性和亲油性，因此表面特性对吸附性能也影响很大。
表面活性中心的数量和表面化学特性对吸附性能的影响很大。
活性中心数量越多，化学反应速率越快，物质吸附能力越强。
而表面化学特性可以通过化学法对材料进行改性，以增强其吸附性能。
（三）溶液pH值溶液pH值不同，吸附活性炭的性能也会不同。
一般来说，硫酸根、氯离子、硝酸根等负离子在碱性条件下吸附能力强，而氨基、羟基等阳离子在酸性条件下吸附能力强。
因此，在具体应用中要根据待吸附的物质的化学性质和吸附特点来选择相应的活性炭材料。
活性炭吸附实验报告
活性炭吸附实验报告
引言概述：
本实验旨在研究活性炭材料在吸附过程中的性能和效果。
活性炭是一种具有高孔隙度和高吸附能力的材料，广泛应用于水处理、空气净化、废气处理等领域。
通过实验确定活性炭的吸附性能，可以为其在工业和环境应用中提供科学依据。
正文内容：
1.活性炭的原理和特性
1.1活性炭的制备方法
1.2活性炭的物理特性和表面结构
1.3活性炭的吸附原理
2.实验设计和方法
2.1活性炭的选择和准备
2.2吸附试剂的选择和制备
2.3实验装置和操作流程
3.吸附实验结果与分析
3.1吸附平衡实验
3.1.1吸附剂用量对吸附效果的影响
3.1.2吸附剂颗粒大小对吸附效果的影响
3.1.3吸附剂pH值对吸附效果的影响
3.2吸附动力学实验
3.2.1吸附速率对吸附效果的影响
3.2.2吸附温度对吸附效果的影响
3.2.3吸附剂可重复使用性能的评估
4.吸附实验的结果讨论
4.1吸附平衡实验结果分析
4.2吸附动力学实验结果分析
4.3吸附剂的选择和应用前景
5.实验改进和未来研究方向
5.1实验方法的改进和优化
5.2活性炭的改良和性能提升
5.3活性炭在环境治理中的应用研究
总结：
通过本实验，我们对活性炭吸附过程的性能和效果进行了研究。
实验结果表明，活性炭吸附效果受到吸附剂用量、颗粒大小、pH值、吸附速率和温度等因素的影响。
活性炭作为一种有潜力的吸附材料，在水处理、空气净化、废气处理等领域具有广阔的应用前
景。
未来的研究可以着重于改进实验方法、提升活性炭的吸附性能，并进一步探索其在环境治理中的应用。
椰壳基微孔活性炭制备与表征研究共3篇
椰壳基微孔活性炭制备与表征研究共3篇椰壳基微孔活性炭制备与表征研究1椰壳基微孔活性炭制备与表征研究近年来，环境污染问题已成为全球共同关注的焦点。
其中，水污染是目前最为严重的问题之一，因此寻找有效的水处理技术显得尤为重要。
活性炭被广泛应用于水处理中，其具有高比表面积、良好的吸附性能等优点。
本文研究以椰壳为原料制备微孔活性炭，并对其性能进行表征。
1 实验材料与方法1.1 实验材料本实验所需材料有：椰壳、NaOH、纯水。
1.2 实验方法1.2.1 制备活性炭首先将椰壳清洗干净后切碎成小块，放入烘箱中以120℃下烘干。
待椰壳冷却后，将其放入500mL三口瓶中，并加入10g NaOH和250mL纯水。
在搅拌下，将混合物加热至90℃，并保持7h的反应时间。
反应完成后，用水洗涤至中性，然后放入烘箱中，以130℃下烘干。
1.2.2 表征活性炭采用BET法、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、红外光谱(FTIR)对制备的微孔活性炭进行表征。
2 结果与分析2.1 BET表征结果活性炭的比表面积是其最主要的性能之一，BET法可以对其进行表征。
实验结果显示，制备的活性炭比表面积为1711.44m2/g，孔径分布主要在微孔区(1-2nm)和介孔区(4-10nm)。
表明制备的活性炭具有较高的比表面积和孔径均匀性。
2.2 FESEM表征结果FESEM图像如图1所示。
[图1 FESEM图像]观察图像可以看出，活性炭表面具有丰富的微孔和介孔，孔径均匀、分布密集。
2.3 FTIR表征结果FTIR图谱如图2所示。
[图2 FTIR图谱]图谱中可见，活性炭表面存在-OH基团，表明其具有良好的吸附性能。
3 结论本研究以椰壳为原料制备了一种具有优异吸附性能的微孔活性炭，并对其进行了表征。
实验结果表明，制备的活性炭具有较高的比表面积、均匀的孔径分布以及良好的吸附性能，可以应用于水处理等领域本研究成功制备了一种微孔活性炭，并通过BET法、FESEM和FTIR分别对其进行了表征。
活性炭纳米材料的制备和性能研究
活性炭纳米材料的制备和性能研究活性炭纳米材料是近年来备受关注的一种新型材料，它具有多孔、高比表面积、较高的化学稳定性等优异性能，被广泛应用于环境治理、能源储存、生物医学和催化等领域。
本文将介绍活性炭纳米材料的制备方法和性能研究成果。
一、活性炭纳米材料的制备方法活性炭纳米材料制备方法众多，其中常见的有溶胶凝胶法、热解法、水热法、碳化法等。
（一）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将预先制备好的溶胶（即稀溶液）在适当的温度下先制得凝胶，再经过干燥和高温煅烧而得到纳米材料的一种方法。
这种方法制备的活性炭纳米材料通常具有高比表面积和孔容的特点。
2006年，德国科学家使用溶胶凝胶法制备了一种纳米活性炭，其比表面积可达到2190 m2/g。
（二）热解法热解法是将含有过量碳源的预体材料经高温处理制备成为活性炭的方法。
热解法制备的活性炭具有较高的比表面积和微孔容积。
2008年，日本科学家使用热解法制备了一种多孔性活性炭材料，其比表面积达到了2725 m2/g。
（三）水热法水热法可以在高压和高温下将前体物质转化为活性炭纳米材料。
与其他方法不同，水热法不需要使用任何催化剂和络合剂，而是利用独特的水热条件来实现纳米活性炭的制备。
2017年，中国科学家使用水热法制备了一种纳米活性炭，其比表面积达到了4275 m2/g。
（四）碳化法碳化法是通过高温炭化含有碳源的材料，制备出具有大量孔隙结构的高比表面积活性炭的方法。
碳化法通常使用廉价原材料，制备的纳米活性炭除了高比表面积和孔容外，还具有良好的电化学性质。
2019年，一项国际合作研究使用碳化法制备了一种双氧水活性炭电极材料，表现出优良的电化学性能。
二、活性炭纳米材料的性能研究活性炭纳米材料的性能研究主要包括孔结构、比表面积、电化学性能等方面。
（一）孔结构和比表面积孔结构和比表面积是活性炭纳米材料最为突出的性能之一，在很大程度上决定了其应用性能。
有研究发现，通过控制活性炭材料的炭化温度和炭化时长，可以有效地调控活性炭纳米材料的孔径和孔容。
超高比表面积活性炭的制备与表征
随着不可再生能源的日益枯竭 , 果壳 ㊁ 竹木等农林废弃 物由于具有易活化等优点正越来越多地被当作制备活 性炭的原料 . 无 患 子 作 为 重 要 的 能 源 树 种 , 已在全国 特别是福建省大 力 种 植 , 无患子提取生物柴油原料油 后留下大量的残渣 , 含有大量的纤维素 , 经检测残渣中 碳元素 的 含 量 高 达 ４ 丢 弃 既 破 坏 环 境, 又浪费 ９． ３ ４％ , 资源 . 因此 , 利用 无 患 子 残 渣 制 备 活 性 炭 可 以 降 低 环 境污染 , 提高无患子的综合利用价值 .
( ) 文章编号 : １ ０ ０ １ Ｇ ９ ７ ３ １ ２ ０ １ ５ １ ３ Ｇ １ ３ １ １ ６ Ｇ ０ ５
１ ３ １ １ ６
) 卷 ２ ０ １ ５ 年第 １ ３期( ４ ６
超高比表面积活性炭的制备与表征
∗
( 福建师范大学 化学与化工学院 , 福州 ３ 福建师范大学 环境科学与工程学院 , 福州 ３ １． ５ ０ ０ ０ ７; ２． ５ ０ ０ ０ ７; ) 福建师范大学 泉港石化研究院 , 福建 泉州 ３ ３． ６ ２ ８ ０ ０ 摘㊀要: ㊀ 以无患子残渣为原料 , KOH 与 K C O ２ ３ 作为 活化剂 , 采用微 波 炭 化 和 活 化 两 步 法 制 备 超 高 比 表 面 积活性炭 , 通过正交实验优化活性炭的制备工艺 , 探讨 了碱炭比 ㊁ 活化 温 度 和 活 化 时 间 对 活 性 炭 吸 附 亚 甲 基 蓝吸 附 值 的 影 响 . 利 用 N X R D㊁ F T Ｇ I R ２ 吸 脱 附 实 验㊁ ㊁ 结果表明 , 在碱炭质量比为４ 活化温度８ 活化 ʒ １ ０ ０ħ ㊁ 时间３ 所制备的活性炭对亚甲基蓝吸附 ０m i n的条件下 , ２ / , / , 值为 ５ 吸附累积 ９ ５m B E T 比表面积为 ３４ ７ ９m g g g , 总孔容达 １ 平均孔径为 ２ ． ８ ２ ６ ２c m/ ． ０ ９ ９ ７n m. g
活性炭的制备与表征
活性炭的制备与表征活性炭是一种广泛应用的多孔性材料，具有高度的吸附能力，能够吸附有害气体和颗粒物，也可以用于净水和净化土壤，是环保领域内的重要材料之一。
本文将介绍活性炭的制备与表征。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法有多种，例如麻花烟煤、木质素等物质在高温下燃烧生成的活性炭、炭化后通过化学方法激活的活性炭、从天然矿物中提取活性炭等。
其中，炭化后通过化学方法激活的活性炭技术得到了广泛应用。
该技术的步骤主要包括：1.炭化原料；2.将炭化后的原料进行化学活化；3.对活化后的原料进行水洗、脱色等处理。
在活化过程中，使用的活化剂有多种，例如氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸等。
这些物质都能够破坏原料的晶格结构，从而增加活性炭的孔隙度和表面积。
此外，也有专门的活性炭制备设备，例如流态化床制备活性炭的设备。
该设备能够使用无氧气体对炭材料进行热解，并同时通过流态化技术激活活性炭。
二、活性炭的表征方法对于一种材料来说，准确地表征其特性是非常重要的。
接下来，将介绍几种常用的活性炭表征方法。
1. 肌电图法肌电图法是一种比表面积测试方法，其原理是利用活性炭中孔道内的气体对电极表面电位的影响进行测定，从而推导出活性炭孔隙结构的信息。
该方法适用于测试孔径小于200Å的活性炭材料。
2. 红外光谱法红外光谱法是一种使用红外光谱仪进行物质分析的方法。
其原理是通过红外光的吸收来确定特定化学键的存在。
使用此方法可以测定活性炭中非晶态有机物的含量和分布。
3. 毛细管质谱法毛细管质谱法是一种能够得出活性炭中大分子物质化学组成的方法。
活性炭中含有各种复杂的有机化合物，包括芳香烃和多环脂肪族化合物等，这些物质都是可以被毛细管质谱法检测到的。
4. SEM及TEM扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）是现代科技在表征活性炭方面最强大的工具。
通过SEM和TEM可以直观地看到活性炭的孔隙结构和形貌，从而获取一系列有关活性炭孔隙分布和孔径大小的信息。
活性炭的制备表征及应用模板
活性炭的制备
2、活化方法
（1）物理活化方法 （2）化学活化方法 （3）化学物理活化法
物理活化
物理活化法也称气体活化法，一般采用水蒸气、CO2、空气等含氧 气体或者混合气体作为活化剂，在高温条件下与炭化料接触或者两种 活化剂交替进行活化，从而生产出比表面积巨大，孔隙丰富的活性炭 产品。 气体活化的过程是用活化气体与碳发生氧化还原反应，侵蚀炭化物 的表面，与此同时除去焦油类物质以及未炭化的物质，使炭化料的微 细孔隙结构发达的过程。通过气体活化，会使炭化料原来的闭塞孔被 打开，原有的孔隙扩大并形成新的孔隙，一般会发生以下反应： C+H2O——H2+CO
KOH活化
KOH活化机理较为复杂，目前还没有一个统一标准，一 般认为KOH活化时，一方面通过KOH与C反应生成K2CO3 从而侵蚀造孔；另一方面K2CO3、K2O和C反应生成金属 钾，当活化温度超过钾沸点（762℃）时，钾蒸气会扩散 进入碳层影响孔结构的发展产生影响；同时K2CO3分解产 生的K2O和CO2也对孔隙的发展提够帮助，在KOH 活化过 程中，主要发生以下反应： 4KOH + C—— K2CO3 + K2O + 3H2 K2O + C ——2K + CO K2CO3 + 2C—— 2K + 3CO
活性炭的基本特征
2、表面化学性质 受到原料和制备工艺的影响，活性炭中除了石墨微晶平面层边缘的碳 原子外，在微晶平面层上还存在着许多不成对电子的缺陷位，这些缺 陷位和碳原子共同构成了活性炭表面的活性位，活性位吸附其他元素 (如：O、H、N和S等)生成稳定的表面络合物，形成局部表面化学官 能团结构。
羧基
酸酐
内脂型羧基
酚羟基
中孔球形活性炭的制备、表征和吸附性能研究的开题报告
中孔球形活性炭的制备、表征和吸附性能研究的开题报告一、开题背景随着人们对环境保护意识的逐步加强，各种新型环境治理材料逐渐得到广泛关注和应用。
而中孔球形活性炭作为一种兼具孔径效应和表面效应的材料，在环境治理中表现出了良好的应用前景和发展潜力。
因此，本研究将重点探究中孔球形活性炭的制备、表征和吸附性能，以期为环境治理提供新的有效手段。
二、研究内容1. 中孔球形活性炭的制备方法探究。
本研究将探究几种制备中孔球形活性炭的方法，包括模板法、溶胶-凝胶法、反应溶液法等，比较各种方法在制备过程中的优缺点，选择最佳的制备方法。
2. 中孔球形活性炭的物化性质表征。
本研究将采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积分析（BET）仪等材料表征方法分析样品微观形貌、晶体结构以及孔结构等特性。
3. 中孔球形活性炭的吸附性能评价。
本研究将采用以亚甲基蓝、甲基橙、硝酸铵等典型有机和无机污染物为模型污染物，考察中孔球形活性炭对其吸附性能。
三、研究意义研究中孔球形活性炭的制备、表征和吸附性能，对于有机和无机污染物的有效去除和环境治理具有重要意义。
其中，制备方法的优化可提高中孔球形活性炭的制备效率和性能稳定性，物化性质的表征有助于深入了解中孔球形活性炭各种性质的相互关系，吸附性能的评价则为其实际应用提供重要的参考依据。
四、研究方法本研究将采用实验室制备中孔球形活性炭样品，同时采用扫描电镜、X射线衍射、比表面积分析仪等工具对其进行表征，进一步探究样品的物理化学性质。
针对所得样品的吸附性能进行测量和评价。
五、预期成果本研究预期得出中孔球形活性炭的制备方法、物化性质以及对特定模型污染物的吸附性能。
同时，这些数据将为中孔球形活性炭在实际应用中提供科学的指导和基础数据。
活性炭材料的制备及其吸附性能研究
活性炭材料的制备及其吸附性能研究活性炭是一种具有极高吸附性能的材料，被广泛应用于环保、污染治理、化学工业、食品工业等领域。
本文介绍了活性炭的制备方法、材料结构及其吸附性能的研究进展。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法主要有物理法、化学法、生物法和物理-化学法等。
物理法制备活性炭时，一般采用碳化处理或炭化处理后再活化的方式。
碳化处理是将原材料（如木材、煤炭）在高温下进行炭化处理，制备出碳化物；炭化处理是将碳化物在缺乏氧气的条件下加热至高温，制成活性炭前体材料。
活化是活性炭制备中的一个重要步骤，可采用化学法或物理方法进行。
化学活化法是利用化学物质对炭化物进行腐蚀、氧化或还原，使其产生孔隙及活性中心，从而提高吸附能力。
常用的化学活化剂有KOH、NaOH、H3PO4、ZnCl2等。
物理活化法是利用高温蒸汽、空气、氮气、氦气等气体对炭化物进行处理，可形成更多的微孔和介孔结构，提高活性炭的吸附性能。
二、活性炭材料结构活性炭的材料结构是影响其吸附性能的关键因素，其可分为孔隙结构、表面性质和微观结构等几个方面。
孔隙结构是活性炭的重要组成部分，它对吸附分子的大小和含量有着很大的影响。
孔径的大小、分布和形状决定了活性炭的吸附能力，大孔径孔道可吸附大分子，而小孔径孔道则可吸附小分子。
孔隙的分布范围也影响活性炭的吸附能力，孔径分布范围越广，吸附性能越好。
表面性质是活性炭吸附性能的另一决定因素，影响因素包括活性炭的表面化学组成和表面结构。
表面化学组成影响表面电荷和极性，从而影响吸附能力；表面结构则决定了活性炭的表面介电性和表面能，从而影响吸附分子与活性炭表面的相互作用。
三、活性炭的吸附性能研究活性炭的吸附性能研究主要涉及吸附机理、吸附性能的评价和应用等方面。
吸附机理是研究吸附分子与活性炭表面相互作用力的过程。
通常将吸附机理分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指分子在活性炭表面物理吸附，形成分子物理吸附层的过程；化学吸附是指分子在活性炭表面经化学键和化学反应等方式与活性炭表面发生了化学结合。
活性炭材料的制备与性能研究
活性炭材料的制备与性能研究活性炭是一种新型环境保护材料，由于具有较强的吸附和分子筛效应，因此被广泛用于水处理、空气净化、地下水修复、食品加工、制药等领域。
活性炭的特殊性质使得它成为一种不可替代的材料。
本文主要研究活性炭材料的制备及其性能研究。
一、活性炭材料的制备1.1. 物料选择制备活性炭材料首先要考虑的就是物料的选择，一般选择木材、褐煤、石油焦、竹子等为原材料。
而选用何种原材料则取决于所需要的吸附质的物化性质及其去除效率。
木材是制备活性炭材料的主要原材料之一，它具有良好的机械性能、吸附性能和热稳定性，同时它的来源广泛，成本低廉，得到了广泛的应用。
与此相比，褐煤、石油焦等原材料具有更高的碳含量，制备的活性炭材料在选择性吸附、催化降解等方面具有优越性。
1.2. 制备方法目前常用的活性炭材料制备方法包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要指的是强化炭化法、物理氧化法和物理活化法。
其中，强化炭化法是将原料经过高温(600℃~1000℃)加热处理，使其在没有氧气的条件下进行干馏，获得初步的炭化物质；物理氧化法是指将原材料经过高温氧化处理，其操作条件与炭化法相似；而物理活化法是将炭化物质经过活化处理，使得炭化物质对气体或液体的吸附能力明显提高。
生物法是指以生物材料为原料为基础生产出活性炭，例如竹木炭、棕壳炭等。
这种方法不仅能保证原材料的可持续利用，还能有效地减少环境污染。
二、活性炭材料的性能研究2.1. 物化性质活性炭材料的物化性质是影响其吸附性能的重要因素。
关于活性炭材料的物理结构特征，法国科学家F. Rouquerol等曾提出一个简单而普遍适用的分类方法：微孔炭(0.5~2nm)、介孔炭(2~50nm)和大孔炭(>50nm)。
很显然，孔径越小，活性炭材料的比表面积越大，因此其具有更好的吸附能力。
2.2. 吸附性能活性炭材料能够吸附气体、液体和溶液中多种有机、无机物质，这使得它们被广泛应用于水处理、空气净化、食品加工等方面。
炭材料的制备和性能测试
炭材料的制备和性能测试一、炭材料的概述炭材料由于其在高温、高压等极端条件下的稳定性和良好的导电性、热导率等特性被广泛应用于多个领域。
其中，活性炭是应用最广泛的一种炭材料，因为它具有较高的比表面积和孔隙度，并且对吸附不同种类的有机或无机化合物的能力很强。
二、炭材料的制备炭材料的制备一般有两种方法：煅烧和炭化。
煅烧是指将原材料（如活性炭前驱体）置于高温下进行氧化还原反应的过程，从而使其结构稳定，体积收缩，并有一定程度上的微孔生成。
炭化是指通过热分解固态或液态有机物，使其产生高度石墨化程度的结构。
活性炭的制备一般采用炭化后再进行氧化、活化的方式，从而形成具有较强化学亲和力的微孔结构，并增加活性炭的表面积和孔隙度。
三、炭材料的性能测试1. 比表面积测试：活性炭比表面积的测试是活性炭性能评价的重要指标之一。
一般采用氮气吸附法测量活性炭比表面积，该测试方法可提供活性炭比表面积、孔径分布以及孔密度等信息。
2. 孔隙度测试：孔隙度是活性炭对于吸附分子大小、形状选择性的重要性能指标之一。
常用的测试方法是密度法和吸附法。
密度法可直接测定活性炭的孔隙度，而吸附法通常是采用标准吸附分子来测试活性炭孔隙大小和孔隙分布范围。
3. 吸附性能测试：活性炭的吸附性能是指其对目标分子进行吸附的能力，是活性炭的另一个重要指标。
常见的吸附性能测试方法包括顶空/固相微萃取和气相色谱技术等，后者通常结合质谱检测器可以得到更为精确的定量分析结果。
4. 电化学性能测试：如果炭材料用于电池等复合材料领域，那么其电化学性能的测试就成为了关键的环节。
目前常用的测试方法为电化学交流阻抗法，该方法可以测试炭材料电极的反应活性、电荷传递质子扩散的相对速率以及膜本身的电学特性等。
四、炭材料的应用由于其良好的吸附性、透气性、热稳定性和电性能等特性，炭材料在环境保护、能源存储、电子器件、催化剂甚至是航天飞行器等领域的应用得到了广泛的推广。
例如，活性炭材料被广泛应用于水处理和空气净化领域，而石墨化炭材料则应用于储氢材料、锂离子电池和太阳能电池等领域。
焦粉活性炭结构与性能表征
正 交试验 方法 Ｌ （ ， 查 碱 炭 比 、 化 温 度 及 活 】 ４）考 活 化 时间三 因素对 焦粉 活性 炭亚 甲基 蓝 吸附值 和碘 吸 附值 的影 响 ， 个 因 素 取 四个 水 平 （ 炭 比取 ２ ３ 每 碱 、、 ４ ５四 个 水 平 ； 化 温 度 取 ７０Ｃ、０ ｏ ８０ 、 、 活 ５ ｃ ８０Ｃ、５ ℃
后干燥粉碎即得产品。制备过程采用三因素四水平
基金项 目： 安徽省 国际合作项 目（ 钢渣 的全组分 高效利用研究 ） 资助（ ９ ８７ ３ １ ） ０ ０ １ 一）女 在读硕 士研究生 ， ７ 研究方 向为冶金资源综合利用 。
・
５ ・ ０
矿产综合利用
１ ．７ 。 ４６ ％
１２ １ 焦粉活性炭的制备 ．． 取 ｌｇ Ｏ 粒度为 ３５— ７ ２ ３５目的干燥焦粉 （ 比表面 积为 ３ ５９ ０ ０４ ｍ ／ ） 用一定倍数 Ｋ Ｈ溶液 ． １３± ．２８ ｇ ， Ｏ
浸渍 ４ 后 ， Ｎ 保护下 ， ５ ／ ｉ ｈ 在 ： 以 ￣ ｍｎ的升温速率加 Ｃ 热到设定温度下活化 ， 后将物料洗至中性 ， 用质量分
中图分类号 ： Ｑ ３ ． 文献标识码 ： 文章编号 ：００６ ３ （０ １０ － ４ －５ Ｔ ５ ６４ Ａ １０ － ２ ２ １ ）６０ ９０ ５ ０
焦粉活性炭的研究较为活跃 ， 一些探索性试验 始于十年前 ， 张彩荣等 …用物理 活化法将半焦粉制 备出含有丰富中、 大孔为 主的柱状活性炭。章兴德 等 以粉焦为原料 ， 采用碱 活化法 制备活性炭 ， 并 证明 Ｋ Ｈ的活化能力强于其他活化剂 ， Ｏ 对微孔的生 成 有 明显作用 。雒 和 明 等 用 废 弃 焦 粉 与 Ｋ Ｈ 活 Ｏ 化制得亚甲基蓝吸附值为 ３４ ８ ｇ的活性炭； ０．ｍ／ 杨 春杰等 以干熄焦粉尘为原料 ， Ｏ Ｋ Ｈ为活化剂制备 出的活性 炭 比表面积达 １０ ｍ ／ 。但 已有 的研究 ５０ ｇ
活性炭的吸附性能表征技术
三、表面结构分析方法
• 1、BET 法测定比表面积： • 比表面积是表征活性炭吸附性能的主要指标，也 是影响活性炭吸 附量的决定因素之一，特别是对中孔 吸附剂。 • 2、孔径分布(PSD，pore size distribution)检测： (2nm/50nm) • 小角度X 散射法 (small-angle Xrayscattering)、测汞法 (mercury porosimetry)、电 子扫描显微镜法 (scanning electron microscopy)、 液体吸附法 (liquid adsorption) 以及气体吸附法 (gas adsorption)[1]。以上方法中，气体吸附法是最 常用的一种。
二、活性炭的吸附性能检测
1、亚甲基蓝、碘吸附 • （1）、碘值：碘值是表征活性炭吸附性能的一 个指标，一般认为其数值高低与活性炭中微孔的 多少有很好的关联性。 • （2）、亚甲基蓝吸附：亚甲基蓝吸附也是表征活 性炭吸附性能的一个指标，由于其分子直径较大， 一般认为其主要吸附在孔径较大的孔内，其数值 的高低主要表征活性炭中孔数量的多少。 • 还有四氯化碳吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、 四氯化碳脱附率、防护时间（对苯蒸气、氯乙烷 的防护时间）的测定等项目
• 6、TPD程序升温脱附实验： • 程序升温脱附是指以一定的升温速率对活性炭 进行脱附，并通过红外色ห้องสมุดไป่ตู้(TPD—IR)、元素分析 • 或质谱(TPD—MS0 。对脱附产物(CO，C()：)进行 定量分析．根据脱附曲线可以计算出含氧量，根 据峰的位置不同可以推断出可能存在的含氧基 团． • 7、射线光电子能谱(XPS)： • 越来越多地用于测定活性炭的官能团． 它通 过对特定原子(如C．N，Oj的键能进行扫描而对其 化学键进行定性和定量分析．这种方法对样品的 化学特性非常敏感，但对炭材料的测定结果往往 难以解释。
活性炭与MXene材料的制备与表征
活性炭与MXene材料的制备与表征活性炭与MXene材料的制备与表征活性炭与MXene材料是目前研究领域中备受关注的两种材料。
活性炭具有大孔结构和高比表面积的特点，可以用于吸附、催化和电化学等多种应用。
而MXene材料由二维层状结构的过渡金属硅氮烯(MAX相)经过化学剥离而得到，具有优异的导电性、力学性能和化学稳定性，在能源储存、传感器和光催化等领域也具有广泛的应用前景。
本文将从活性炭和MXene材料的制备以及它们的表征方法入手，探讨两者的制备工艺和性能特点。
活性炭的制备主要有物理法、化学法和生物法等多种方法，其中最常见的方法是炭化和活化法。
炭化法通过高温处理含碳原料，使其发生碳化反应，形成活性炭。
活化法在炭化过程中，通过化学试剂在高温下激活，形成大孔结构和高比表面积的活性炭。
MXene材料的制备则需要从MAX相开始，首先将其与氢氟酸等强酸反应剥离出金属离子，然后通过洗涤、离心等步骤获得MXene材料。
而活性炭和MXene材料的表征则需要借助一系列的分析方法。
活性炭的表征主要包括比表面积、孔结构和功能基团的测定。
比表面积可以通过吸附等温线的测定方法来得到，而对孔结构的鉴定则可以通过氮气吸附-脱附实验来测定孔径分布和孔容。
功能基团的测定常用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等进行。
MXene材料的表征则主要包括形貌表征、晶体结构分析和化学组成分析。
形貌表征可以通过扫描电子显微镜(SEM)来观察MXene的形态和表面形貌，而晶体结构可通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)进行分析。
化学组成分析则通常使用能量色散X射线光谱(EDX)进行。
通过制备和表征，我们可以更好地了解活性炭和MXene材料的性质和应用潜力。
活性炭具有高比表面积和大孔结构的特点，使其在吸附和催化领域具有广泛的应用。
活性炭可以作为吸附剂，用于水处理和空气净化，也可以在催化反应中作为载体或催化剂。
而MXene材料则具有优异的导电性和化学稳定性，可以应用于电池、催化和传感器等领域。
磷酸法稻壳基活性炭制备及表征
２ １３ 主要因素优化组合的确定 ．．
４ ０℃ 、 化 时 间 ２ｈ ０ 活 。
综合考虑主次影响 因素 ，
选择的优化组 合为 ： 磷酸浓度 ４ｍ ｌＬ 液 固 比 ３０ 活化 温度 ｏ／ 、 ．、 ２ ２ 稻 壳活性炭 的表 面形貌及 ｘ射 线衍射分析 ．
２２ １ 稻壳活性炭 的表面形貌 ．．
１ ３ 试 验 内容 ．
行禁伐 ， 致使木材 、 木炭的来源萎缩 ， 使制备活性炭 的原料受
到很大 限制 ， 格也 呈上 涨 趋 势。在 我 国， 谷 总 产 量 约 价 稻 ２亿 ｔ占全世界 总产量 的 １３ 居世界首位 ， ， ／， 但是大量 的稻
１３ １ 磷酸法制备稻壳活性炭 ．．
征， 颗粒表 面光滑 ， Ｌ 大孑 发达。
由图 １ 以看 出， 可 活性炭颗
粒呈不 规则 状 ， 度分 布不均 匀 ， 粒 而颗粒外 貌带有 谷壳 的特
２ １ １ 活性炭对碘吸附值 的极差分 析 ．．
活 性炭对碘 吸附值
的极差分析见表 ３ 。从 表 ３可 以看 出 ， 酸活化 法制备 活性 磷 炭 的碘吸 附值 的优 化组 合 是 ： 酸浓 度 ４ｍｏ Ｌ 活 化 时 间 磷 ｌ 、 ／ ２ ０ｈ 活化温度 ４０ ｏ 液 固比 ３ ０ ． 、 ０ Ｃ、 ．。
表 ４ 磷酸活化稻壳制备活性炭 的亚甲基蓝 吸附值极差分析
选择对 活性 炭吸附性 能影 响较大 的 ４种 因素作为正交试 验的研 究对 象 ， 即磷酸浓度 、 活化时 间、 活化温度 、 固比。每 液 个 因素取 ３个水平 。因素 、 水平如表 １ 所示 。
表 １ 影响 活 性炭 性 能 的 工艺 条 件 因 素水 平
表 ３ 磷 酸活化 稻壳制备活性炭 的碘 吸附值极 差分 析
煤基活性炭制备及其表征
4.2 碘吸附值的测定数据处理及误差分析
m1=0.1900g v1=4.5mL m2=0.2394g v2=12.5mL
硫代硫酸钾与碘反应 2K2S2O3+I2=K2S4O6+2NaI 碘的浓度：0.1mol/L 硫代硫酸钾标准溶液的浓度：0.001mol/L 总的碘量：0.1×10×10-3=1.0×10-3 mol 滴定消耗的硫代硫酸钾标准溶液：n1=0.001×4.5×10-3=4.5×10-6 mol n2=0.001×12.5×10-3=1.25×10-5 mol 没有被吸附的碘的量：n碘1=0.5×4.5×10-6=2.25×10-6 mol n碘2=0.5×1.25×10-5 =6.25×10-6mol 被吸附的碘的量： n吸1=1.0×10-3-0.00225×10-3=0.9975×10-3 mol n吸2=1.0×10-3-0.00625×10-3=0.99375×10-3 mol 碳对碘的吸附能力： x1=M*n吸1/ m1=254×0.9975×10-3/0.1900=1.33g/g x2= M*n吸2/ m2=254×0.99375×10-3/0.2394=1.05g/g ∴x=(x1+x2)/2=1.19g/g
4.3灰分的测定数据处理
灰皿的质量 M=9.6110g 样品m=9.8856g m1=9.6778g m2=9.6771g
m2 m Ab (%) 100 % m1 m 9.6771 9.6110 100 % 24 .1% 9.8856 9.6110
5、实验总结
1）将KOH、优质无烟煤样按重量为1：1的比例混合成糊 1:1KOH 890℃ 580℃ 状，然后在高温管式炉中550℃的条件下进行炭化，1h后 高温活化 原料破碎 低温脱水 通入氮气并按5℃/min的速度加热至890℃活化处理1h左 右，冷却后得到粗活性炭。 2）粗活性炭：HCl（36%）=1:0.25,加水稀释至浓度约为 5%，经电炉煮沸20min，将液体倒掉，用热水洗涤过滤 HCl酸洗 热水洗 过滤 活性炭 ，将滤饼在110℃温度下干燥，最后得到活性炭。
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实验三 活性炭的制备及吸附性能的表征
一、实验目的
1. 掌握活性炭比表面积的计算方法；
2. 学会用朗格缪尔吸附方程求解活性炭的饱和吸附量 二、实验原理
活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和极大的内表面积的人工碳材料制品。
它主要由碳元素（87—97%）组成，也含有氢、氧、硫和氮等元素以及一些无机矿物质。
活性炭最显著特征是吸附作用，它可以从气相或液相中吸附各种物质，并且吸附能力很强
活性炭的制备：
材料：几乎任何一种天然或合成的含碳物质，如木质原料（木材、果壳、果核）、煤化植物（泥炭、褐煤）、所有不同变质程度的煤和酚醛树脂等合成物质，都可以生产活性炭。
干燥－粉碎－碳化（马弗炉）－活化
碳化，也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般在600度。
经碳化后会分解放出水气、CO 、CO2、H2等。
原料分解成碎片后，并重新结合成稳定结构，这些碎片可能有一些微晶体组成。
活化，是在氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。
活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有空隙之间烧穿活化使活性炭变成一种良好的多孔结构。
活性炭的表征：比表面积测定仪测定比表面积和孔径的分布；扫描电镜表面性质分析和孔径微观结构分析；IR 进行表面官能团的分析。
吸附性能表征：碘值，表征活性炭吸附性能的一个指标，一般认为其数值高低与活性炭中微孔的多少有关联。
亚甲基兰吸附，也是表征活性炭吸附性能的一个指标，由于分子直径大，数值主要表征中孔数量。
本实验以活性炭为原料，通过在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，计算活性炭的比表面积。
通过朗格缪尔吸附方程求饱和吸附量。
活性炭的吸附性能表征： 1.弗朗特里希经验方程：
1n x
kc m
τ==
τ表示吸附能力（每克吸附剂上吸附溶质的量），x 为吸附溶质的量（mol ），m 为吸附剂的量（g ），c 为吸附平衡时溶液的浓度（mol/L ），n 和k 为经验常数，由温度、溶剂、吸附质与吸附剂性质决定。
对上式取对数： 1l g l g l g c k n
τ=
+，以lg τ对lgc 做图，可得一条直线，由斜率和截距可得n 和k 。
2.朗格缪尔吸附方程
1ck
kc
ττ∞
=+ τ∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量 上式整理
1c
c
k τ
ττ∞∞=
+，c τ
对c 做图，得到一直线，由直线的斜率可求得τ∞，截距求常数k 。
3. 吸附剂比表面积
23020
6.021024.3
10m S A ττδ∞∞⨯⨯⨯==
（m2/g ）由Langmuir 单分子层吸附模型，假定吸附
质分子在吸附剂表面是直立的，每个HAc分子所占面积为24.3
2
A，得到的比表面积比实
际要小一些。
三、实验仪器与药品
NaOH 0.25M（准确），冰醋酸0.42M（准确），活性炭，酚酞等
四、实验步骤
1.配置醋酸溶液，氢氧化钠溶液，浓度分别为0.42M和0.25M左右；
3.振荡：将瓶塞塞好，置于振荡机上使其达到吸附平衡。
4.滴定：振荡30分钟后，先取稀的进行滴定，浓溶液不易平衡，继续震荡，由于吸附后
HAc浓度不同，取体积为1，2瓶10ml，3，4瓶取20ml，5，6，7瓶取40ml。
注意：在醋酸溶液中，操作中防止HAc的挥发，以免引起较大的误差；
本实验溶液配制中用不含CO2的蒸馏水配制。
五、实验数据处理
原始数据记录
数据处理
由图得到n和k，最大吸附量，进一步计算吸附剂的比表面积。
六、实验小结
注：NaOH标准溶液的配制，如何标定的？。