活性炭的制备及其碘值及亚甲基蓝吸附值的测定

活性炭的定义
Activated carbon or Active carbon 活性炭是具有发达孔隙结构， 活性炭是具有发达孔隙结构，有很大比表面积 和吸附能力的炭。（化工百科全书） 。（化工百科全书 和吸附能力的炭。（化工百科全书） 活性炭是在碳化前、 活性炭是在碳化前、碳化时或碳化后经由气体或 与化学品（如氯化锌） 与化学品（如氯化锌）作用以增加吸附能力的多孔 。（IUPAC） 碳。（ ） 多孔，经过活化的。 多孔，经过活化的。 微孔： 微孔：< 2.0 nm 中孔(介孔 中孔 介孔): 2 nm~50 nm 介孔 大孔: 大孔 >50 nm 通常活性炭孔容介于0.2~1mL/g, 主要是微孔。比表 主要是微孔。 通常活性炭孔容介于 面大约介于500~1500m2/g 面大约介于
磺基水杨酸(A)和 二硝基水杨酸(B)吸附平衡等温线及 图1磺基水杨酸 和3, 5二硝基水杨酸 吸附平衡等温线及 磺基水杨酸 二硝基水杨酸 Langmuir吸附等温方程拟合曲线 吸附等温方程拟合曲线
A
200 180 160 140
B
300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
200
20 0
15 0
Qe(mg.g-1)
150
10 0
100
5 0
50
Qe(mg.g-1)
0 100 200 300 400
-1
10 5
10 0
5 0
0 0 10 0 20 0 3 00 4 00
-1
0
0
500 600 700 800
wk.baidu.com5 00
60 0
70 0
80 0
C (m ) g.L e
0
10 0
四、实验步骤
二、亚甲基蓝吸附值的测定 1、将活性炭粉碎过筛（65~80um），称量 、将活性炭粉碎过筛（ ），称量 ）， 0.100克活性炭两份分别置于两个 克活性炭两份分别置于两个50mL比 克活性炭两份分别置于两个 比 色管中， 量筒中量取10mL 1.5 g/L 色管中，在10mL量筒中量取 量筒中量取 亚甲基蓝溶液, 亚甲基蓝溶液 用胶头滴管取亚甲蓝溶液逐 渐加入到活性炭中,并不断摇动 并不断摇动， 渐加入到活性炭中 并不断摇动，并通过瓶 壁溶液颜色与与4 硫酸铜的颜色比较， 壁溶液颜色与与 g/L硫酸铜的颜色比较， 硫酸铜的颜色比较 颜色相当时，不再加入亚甲蓝， 颜色相当时，不再加入亚甲蓝，记录加入 的亚甲蓝的体积，抽滤。 的亚甲蓝的体积，抽滤。
综合实验I 综合实验I
实验五 果壳活性炭的制备及其 碘值及亚甲基蓝吸附值的测定
一、实验目的
熟悉活性炭的制备方法， 1 熟悉活性炭的制备方法，了解活性炭制备的工 艺参数 掌握活性炭碘值及亚甲基蓝吸附值测定方法， 2 掌握活性炭碘值及亚甲基蓝吸附值测定方法， 了解活性炭的评价指标。 了解活性炭的评价指标。 3 了解活性炭的制备工艺及应用
2 将滤液测定 将滤液测定665nm吸光光度值并与 g/L硫酸铜 吸光光度值并与4 吸光光度值并与 硫酸铜 的吸光度值比较，如果超过硫酸铜的吸光度值1.5 的吸光度值比较，如果超过硫酸铜的吸光度值 倍或低于硫酸铜吸光度值0.5倍 重新测定 重新测定. 倍或低于硫酸铜吸光度值 倍,重新测定
苯酚在三种活性炭(AC-W, AC-H, AC-N)上不 苯酚在三种活性炭 上不 同温度下吸附平衡
30 0
283K
A -W C A -H C A -N C
300
313k
A -W C A -H C A -N C
30 0
343k
25 0
250
20 5
A -W C A -H C A -N C
20 0
Qe(mg.g-1)
1 2
花生 壳 木屑
3 4
磷酸直接用浓磷酸, 与水按1:3比例配 注:磷酸直接用浓磷酸 KOH与水按 比例配 磷酸直接用浓磷酸 与水按
四、实验步骤
一、活性炭的制备 1、将原料磨碎为3mm以下颗粒。 、将原料磨碎为 以下颗粒。 以下颗粒 2、称量一定量（以所用蒸发皿或坩埚容积大小而定） 、称量一定量（以所用蒸发皿或坩埚容积大小而定） 原料，按以上方案加入活化剂并搅拌均匀。 原料，按以上方案加入活化剂并搅拌均匀。 3、置于150 ℃烘箱中干燥 小时。 、置于 烘箱中干燥2小时 小时。 4、转入高温炉，0-200℃（60min），然后20min升 、转入高温炉， 200℃（60min），然后20min升 ），然后20min ℃，保持120min 40min升到 120min， 升到650 ℃， 到400 ℃，保持120min，40min升到650 ℃，并保持 120min，自然冷却至室温，取出。 120min，自然冷却至室温，取出。 5、将样品先用1:9盐酸洗涤,再用水洗至滤液pH接近 将样品先用1:9盐酸洗涤,再用水洗至滤液pH接近 1:9盐酸洗涤 pH 7,在 烘箱中干燥10小时 得活性炭。 小时。 7,在120 ℃烘箱中干燥 小时。得活性炭。
程序控温高温炉(型号、 程序控温高温炉 型号、厂家 ) 型号 分光光度计（型号、厂家） 分光光度计（型号、厂家） 真空水泵（型号、厂家） 真空水泵（型号、厂家） 抽滤装置 碱式滴定装置
实验方案设计
小组合作法： 小组合作法：考察不同活化剂及活化剂用量对活性炭吸附性能 的影响。 的影响。 编号 原料 活化剂及 活化剂用量 （g/g） ） 磷酸0.3 磷酸 磷酸0.3 磷酸 组号 活化剂活化剂 用量（ ） 用量（g/g） 花生壳 木屑 KOH 0.4 KOH 0.4
2 亚甲基蓝的吸附量（GB/T 12496.10-1999） 亚甲基蓝的吸附量（ ）
试样与一定量(以毫升为单位 的亚甲基蓝溶液混合作用后 试样与一定量 以毫升为单位)的亚甲基蓝溶液混合作用后 以毫升为单位 过滤.滤液用分光光度计测定其吸光度 滤液用分光光度计测定其吸光度, 过滤 滤液用分光光度计测定其吸光度 当该吸光度低于规定浓 度下的标准溶液吸光度, 则所需亚甲基蓝毫升数为活性炭的亚 度下的标准溶液吸光度 则所需亚甲基蓝毫升数为活性炭的亚 甲基蓝吸附值. 甲基蓝吸附值 注意几点： 注意几点： 1、所用的亚甲基蓝溶液的浓度规定为1.5g/L.。 、所用的亚甲基蓝溶液的浓度规定为 。 2、加入pH为7的缓冲溶液。 、加入 为 的缓冲溶液 的缓冲溶液。 3、亚甲基蓝吸附值以 mL/0.1g, 或以 、 或以mg/g表示，并且是以活性 表示， 表示 炭的干重计。 炭的干重计。 4、对活性炭样品颗度的要求是71um。 、对活性炭样品颗度的要求是 。 5、所用的标准溶液是4 g/L的硫酸铜为标准进行对照。 、所用的标准溶液是 的硫酸铜为标准进行对照。 的硫酸铜为标准进行对照
可能存在的两个问题： 可能存在的两个问题： 一是对温度要求比较宽（ 其次， 一是对温度要求比较宽（25+-5度），其次，在方 度），其次 法概述中不应该用“低于”规定吸光度，而是用“ 法概述中不应该用“低于”规定吸光度，而是用“相 并指明一个吸光度的允许偏差范围。 当”并指明一个吸光度的允许偏差范围。
国家标准中， 在GB/T 12496.8-1999国家标准中，为了消除不 国家标准中 同平衡浓度有影响，是采用经验校正因子的方法。 同平衡浓度有影响，是采用经验校正因子的方法。
但这一国家标准的漏洞在于没有限定温度，而温 但这一国家标准的漏洞在于没有限定温度， 温度 度的影响一般是很大的。 度的影响一般是很大的。
活性炭性能指标
1 吸附性 孔容，孔径，比表面。碘值、亚甲基蓝吸附值、 孔容，孔径，比表面。碘值、亚甲基蓝吸附值、硫酸大 喹啉吸附量、四氯化碳吸附量、 喹啉吸附量、四氯化碳吸附量、苯酚吸附量 2 化学性：无机成分（如水分、灰分、水可抽提成分、含各 化学性：无机成分（如水分、灰分、水可抽提成分、 种金属、硫酸盐、磷酸盐）、 ）、pH值 种金属、硫酸盐、磷酸盐）、 值
活性炭的制备方法
原料： 原料：煤、木材、沥青、果壳、桔杆、植物、橡胶…. 木材、沥青、果壳、桔杆、植物、橡胶 制备通常经两个过程： 制备通常经两个过程： 碳化（去除所含的氧等得到碳）、活化（造孔） 碳化（去除所含的氧等得到碳）、活化（造孔） ）、活化 制备活性炭的关键工艺是活化步骤 化学品活化法：用氯化锌、磷酸、或氢氧化钾等。 化学品活化法：用氯化锌、磷酸、或氢氧化钾等。 气体活化法：用水蒸汽或二氧化活等气体进行活化。 气体活化法：用水蒸汽或二氧化活等气体进行活化。 两种活化法各有优缺点, 采用化学品活化法,碳化过 两种活化法各有优缺点 采用化学品活化法 碳化过 程与活化过程可同时进行。选定的工艺参数主要是原 程与活化过程可同时进行。选定的工艺参数主要是原 碳化和活化的温度及时间 活化剂的用量。 温度及时间、 料、碳化和活化的温度及时间、活化剂的用量。
3 机械性：粒度、密度、强度、耐磨性、强度 机械性：粒度、密度、强度、耐磨性、
4 催化性
1 碘值的测定原理 （GB/T 12496.8-1999） ） 一定量的试样与碘液经充分吸附后,经过 一定量的试样与碘液经充分吸附后 经过 用硫代硫酸钠溶液滴定滤液中残留的碘量. 滤,用硫代硫酸钠溶液滴定滤液中残留的碘量 用硫代硫酸钠溶液滴定滤液中残留的碘量 取剩余碘浓度0.02mol/L(1/2I2)下每克炭吸附 取剩余碘浓度 下每克炭吸附 的碘量(以毫克计 定为碘值. 以毫克计)定为碘值 的碘量 以毫克计 定为碘值 任何吸附剂的吸附量与达到吸附平衡时 的吸附质浓度有关. 的吸附质浓度有关
三、实验仪器、试剂 实验仪器、
原料： 原料：核桃壳 活化剂：磷酸、 活化剂：磷酸、KOH 碘值测定试剂： 的碘化钾溶液, 碘值测定试剂：碘(0.0500mol/L)的碘化钾溶液 的碘化钾溶液 0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液 淀粉指示剂 1:9 硫代硫酸钠标准溶液, 淀粉指示剂, 硫代硫酸钠标准溶液 盐酸, 盐酸 重铬酸钾 亚甲基蓝吸附值测定: 亚甲基蓝溶液, 亚甲基蓝吸附值测定 1.50g/L亚甲基蓝溶液 磷 亚甲基蓝溶液 酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液 磷酸二氢钾缓冲溶液(pH=7), 4.0g/L硫 酸氢二钠 磷酸二氢钾缓冲溶液 硫 酸铜溶液. 酸铜溶液
2 00
3 00
40 0
-1
5 00
6 00
70 0
80 0
C (m ) g.L e
C (m ) g.L e
图2 苯酚在三种活性炭(AC-W, AC-H, AC-N)上不同温度下吸附平衡. － 实验, ---- Freundlich拟合 Fig. 2 Adsorption equilibrium isothermal of phenol on ACs at 15，40 and 70℃. － experimental; ---- Freundlich equation fitting.
200
300
400
500
600
700
平衡浓度/mg·L-1
平衡浓度/mg·L-1
图1磺基水杨酸(A)和3, 5二硝基水杨酸(B)吸附平衡等温线及Langmuir吸附等温方程拟合曲线 Fig. 1 Adsorption equilibrium isothermal of sulfosalicylic acid (A) and 3,5-dinitrosalicylic acid (B) on AC and AC-ox at 15 and 40℃.
AC-ox 15℃ AC-ox 40℃ AC 15℃ AC 40℃
AC-ox 15℃ AC-ox 40℃ AC 15℃ AC 40℃
120 100 80
60 40 20 0 100 200 300 400 500 600 700 800
吸附量 吸附量/mg·L-1
吸附量 吸附量/mg·L-1
0
100
二、活性炭简介
木炭与活性炭的区别 活性炭在现代社会中的应用： 活性炭在现代社会中的应用： 空气或其它气体的净化 气体分离（高纯氮的制备方法，碳分子筛） 气体分离（高纯氮的制备方法，碳分子筛） 液体或溶液的脱色与净化 水处理 催化剂或催化剂载体 活性炭有“万能吸附剂”之称，目前， 活性炭有“万能吸附剂”之称，目前，随着对环境保 护的日益重视，工业活性炭的需求量不断上升。 护的日益重视，工业活性炭的需求量不断上升。目前全 世界活性炭年产量？万吨，国内年产量？万吨。 世界活性炭年产量？万吨，国内年产量？万吨。