微波对活性炭的改性及再生研究
洳专：ｊ～嗜硕士学位论文
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论文题目堂丝盟插壁越曲区丝丝妥生盟珏作者姓名————韭鞋——————一
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第二章．国内外研究现状及本文研究内容
活性炭材料作为一种极其重要的吸附剂，在环境保护领域被广泛用于污水处理、大气污染防治等方面．
２．１活性炭的表面特性
活性炭作为一种吸附催化材料，己在化工、石油、轻工、食品、环境保护、国防等诸多领域得到广泛应用∞Ｊ，它的性能是由其孔隙结构和表面化学性质两方面决定的。大部分关于活性炭气相吸附的研究表明，活性炭的孔形态（表面积和孔径分布）是影响的主要因素，其表面化学特性不显著，而对活性炭的液相吸附或活性炭作为催化剂载体，炭表面的化学特性对吸附性能产生显著影响【５～。２．１．１活－性炭的孑Ｌ隙结构
活性炭的孔隙结构是指孔隙容积、孔径分布、表面积和孔的形状。活性炭的孔径分布范围很宽，孔的形状也多种多样（图２．１）。通常把半径小于２ｎｍ的孔叫微孔，２＜ｒ＜１００．２００ｎｍ之间的孔叫中孔（过滤孔），ｒ＞２００ｎｍ的孔叫大ｉＬ［８】０
图２．１活性炭的孔隙结构
不同孔径的孔在吸附催化过程中发挥的作用有所不同。大孔的内表面积可以发生多层吸附，但它在比表面积中所占比例很小。大孔容积一般Ｏ．２一Ｏ．８ｃｍ３／ｇ，
比表面积Ｏ．５．２．Ｏｍ２／ｇ，大孔在活性炭中常常成为吸附质分子的通道。中孔既是吸附质分子的通道，支配着吸附过渡，又在一定相对压力下发生毛细管凝结，它对大分子的吸附有着重要的作用，孔容一般为Ｏ．０２．Ｏ．１０ｃ一／ｇ，比表面积２０．７０ｍ２幢。微孔是吸附作用最大的，它对活性炭吸附量起着支配作用，微孔容积一般Ｏ．２．Ｏ．６
活性炭再生问题总结
1、活性炭来源 活性炭产品种类很多，按生产原料不同可分为：煤基活性炭、木质活性炭、果壳活性炭和、合成活性炭等。一般活性炭产品的比表面积可达500-1200m 2/g. 按孔径分： 国际纯粹与应用化学联合台(I U PA C I972)依据不同尺寸孔限中分子吸附的不同，将孔分为三类： w > 50nm的为大孔 2nm < W < 50nm的为中孔； w < 2nm的为微孔。 2、活性炭再生 a) 必要性 活性炭再生是活性炭制备的重要组成之一。活性炭使用一段时间后会吸附饱 和，从而丧失吸附能力成为“废炭”。若直接将吸附饱和的炭丢弃不仅会增加 应用成本，还可能会导致二次污染，因此从经济和环保两方面考虑，活性炭的 “再生”意义重大。 b) 方法分类及其优缺点 热再生法 热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点，但在再生过程中，须外 加能源加热，投资及运行费用较高。 生物再生法 催化再生法 微波再生法 c) 具体工艺(微波再生，重在流程)
活性炭补充: 微波再生（机器约30万一台） 是在热再生法的基础上发展起来的新型活性炭再生技术 砂g日I ?34&41 15KV 图6不同种类活性炭的扫面电镜照片^CIOOOX）（九原始活性炭；c. MW650|（1.MWS50） Fig, 6 SK M photos (if diff^renl kind^ vf G AC (1 (J(K)X 】 (a. Original GAC； b,MW450； C.MW650；(1.MW850) 通过SEM照片可以很明显的看出原始活性炭与微波改性后的活性炭的差别.原始活性炭表面杂质较多，并且很多孔道被杂质堵塞；经微波处理后，活性炭表面的杂质被去除，孔道更加通畅 从而保证了甲苯更加容易进入活性炭的中孔和微孔，也就增加了其吸附容量?另外,从图中b、c、d可以看出，随着微波加热温度的提高，活性炭的孔径明显变小，这是由于微波加热迅速升温 而导致的炭骨架收缩?在这种情况下，会有一部分孔道因收缩而失去吸附能力，从而导致高温改性的活性炭物理吸附能力的下降，但由于高温改性会增加碱性基团的含量，因此相应的化学 吸附能力会有所提高?实验中850 C改性的活性炭吸附能力最高就是证明.但由于到达一定温
活性炭再生技术的发展(一)
活性炭再生技术的发展(一) 摘要：活性炭是废水处理中常用的一种有效吸附剂,其再生具有重要意义。对热再生法、生物再生法等活性炭再生的传统方法进行了回顾,同时也对目前新兴的活性炭再生技术,如电化学法、超临界流体法、催化湿式氧化法和超声波法等进行了介绍与讨论。 关键词：活性炭再生水处理 活性炭是一种无毒无味,具有发达细孔结构和巨大比表面积的优良吸附剂。20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水。目前,活性炭吸附法已成为城市污水、 工业废水深度处理和污染水源净化的一种有效手段。我国于20世纪60年代已将活性炭用于二硫化碳废水处理,自20世纪70年代初以来,采用粒状活性炭处理工业废水,不论是在技术上,还是在应用范围和处理规模上都发展很快,如在炼油废水、炸药废水、印染废水、化工废水和电镀废水处理等方面都已有了较大规模的应用,并取得了满意的效果。 随着活性炭的应用范围日趋广泛,活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收,除了每吨废水的处理费用将会增加0.83～0.90元外1],还会对环境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意义。 1传统活性炭再生方法 1.1热再生法 热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法2,3]。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800～900°C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。 1.2生物再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程1,2]。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。 生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强,需就特定物质专门驯化。且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O,其中间产物仍残留在活性炭上,积累在微孔中,多次循环后再生效率会明显降低。因而限制了生物再生法的工业化应用。 1.3湿式氧化再生法 在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法4]。再生条件一般为200～250°C,3～7MPa,再生时间大多在60min以内。湿式氧化再生法处理对象广泛,反应时间短,再生效率稳定,再生开始后无需另外加热。但对于某些难降解有机物,可能会产生毒性更大的中间产物。同济大学环境学院以苯酚吸附等温线的变化为评价标准,系统地研究了活性炭湿式氧化再生过程中的主要影响因素,并从理论上探讨了其规律性;探讨了各主要因素之间的协同作用;考察了饱和炭多次循环再生的可能性;并对活性炭自身结构在湿式氧化过程中的变化情况进行了研究。实验获得的活性炭最佳再生条件为:再生温度230°C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa,
一种改性活性炭的制备方法
一种改性活性炭的制备方法，黎福根，唐怀远Patents Publication number CN103043659 A Publication type Application Application number CN 201210548722 Publication date Apr 17, 2013 Filing date Dec 17, 2012 Priority date Dec 17, 2012 Publication number 201210548722.1, CN 103043659 A, CN 103043659A, CN 201210548722, CN-A-103043659, CN103043659 A, CN103043659A, CN201210548722, CN201210548722.1 Inventors 黎福根, 唐怀远 Applicant 湖南丰日电源电气股份有限公司 Export Citation BiBTeX, EndNote, RefMan Patent Citations (3), Classifications (1), Legal Events (3) External Links: SIPO, Espacenet 一种改性活性炭的制备方法 CN 103043659 A Abstract 本发明公开了一种改性活性炭的制备方法，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；其制备过程是先使用活性炭吸附铅离子；再使用碱将铅离子沉积在活性炭表面；最后通过热处理使氢氧化铅分解成氧化铅，并负载在活性炭表面；活性炭、铅盐与碱通过球磨方法发生化学反应，然后在保护气环境下通过高温处理制备。本发明制备工艺简单，生产周期短，易于工业化生产，设备投资较少；绿色环保；应用广泛；能够增大活性炭的比电容。 Claims(2) 1. 一种改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；所述的改性活性炭的制备过程是：1.先使用活性炭吸附铅离子； 2.再使用碱将铅离子沉积在活性炭
活性炭的制作方法
活性炭的制作方法 郑州虹阳净水材料有限公司整理 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 高活性光催化的空气净化粉体材料及其制备方法与应用 本发明公开了一种在紫外、可见光和*辐射条件下都具有较好的光催化效果的空气净化粉体材料及其制备方法和应用，空气净化粉体材料为带有掺杂元素的纳米氧化钛包覆*米极性矿物电气石颗粒形成的纳米-*米复合粉体材料，所述掺杂元素为稀土元素或/和过渡元素，其中稀土元素为选自Ce、Pr、La、Sm、Eu、Nd元素的氧化物或硝酸盐中的一种或几种，所述过渡元素为选自Fe、Ag、Co、Cu、Zn元素中的一种或几种。本发明的空气净化材料在紫外、可见光和*波条件下都具有较好的光催化效果，光催化产生的· 含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺 本发明公开了一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺，该材料由含活性炭的内核与陶质薄膜层外壳组成。其制备工艺是：在活性炭、膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得内核;在膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得外壳材料，将外壳材料粘合于内核表面，高温烧结，得到球状颗粒复合材料。这种含活性炭的复合材料，表面为多孔状的陶质薄膜层外壳，该结构在确保活性炭吸附性能的同时，提高了材料的耐压性、耐磨性，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落;同时，在使用一段时间后，用户可自行对材料进行脱附处理，恢复材料的吸附活性。该颗粒复合材料可应用于有*、有害气体的吸附去除。
活性炭再生方法
活性炭常识 活性炭的作用：防毒、除毒、脱色、去臭 活性炭具有一种强烈的“物理吸附”和“化学吸附”的作用，可将某些有机化合物吸附而达到去除效果，利用这个原理，我们就能很快而有效地去除水族箱水质中的有害物质、臭味以及色素等等，使水质获得直接而迅速的改善。水族市场出售有多种活性炭产品，许多水族爱好者很难辨别它们的好坏。有的产品根本只是木炭而已，无法有效地去除有害物质，这种从表面上看起来象木炭的产品，通常具有光泽，最好不要购买。好的活性炭产品是经过“活化处理”的，所谓“活化处理”是指在制造过程中，将活性炭的孔隙率给予显著地提高，使其更具吸附力。但是产品是否有经过“活化处理”用肉眼是很难辩识的，通常只能根据产品的特性说明去判断。此外，在选购时请记住颗粒愈小，效果愈好。因为它的总表面积愈大，孔隙愈多。但颗粒也不可太细而成粉末状，以免造成使用上的不便，影响到过滤器的过滤流量。一般以粒度约为直径较佳。活性炭虽然可用予去除水质中的悬浮物，但它的空隙很快就会被悬浮物堵塞，而失去原来的功效。所以应该把它放置在过滤棉的下面，让过滤棉先处理掉水质中的悬浮物后，过滤棉无法处理的可溶性有害物质再交由活性炭来处理，但为防止颗粒太小的活性炭随着滤水的尾程流入水族箱内，也为了以后能方便地更换，最好是将它作为第二层过滤材料来放置，而将其他的过滤材料，诸如：生物过滤球、陶瓷圈等等放置其下。使用活性炭应该注意一下几点：使用前要清洗去除粉尘，否则这些黑色的粉尘可能暂时会影响水质的清洁度。但建议不要直接用新鲜的自来水冲洗，因为活性炭的多孔隙一旦吸附大量自来水中的氯以及漂白粉，在随后放置到过滤器中使用时对水质造成的破坏，相信勿需我多言。靠平时简单的清洗，是无法将活性炭的多孔隙中堵塞的杂物清洁干净的。所以，务必定期更换活性炭，以免活性炭因“吸附饱和”而失去功效。且更换的时机最好不要等它失效以后再更换，如此方可确保活性炭能不断地把水族箱水质中的有害物质去除。建议每月更换活性炭的处理水质的效率与其处理用量相关，通常为“用量多处理水质的效果也相对好”。定量的活性炭被使用后，在使用初期应该经常观测水质的变化，并留意观测结果，以作为多长时间活性炭失效而更换的时间判断依据。在使用治疗鱼病的药剂时，应该暂时将活性炭取出，暂停使用。以免药物被活性炭吸附而降低治疗效果 活性炭产品的再生 活性炭目前在环境保护，工业与民用方面己被大量使用,并且取得了相当的成效,然而活性炭在吸附饱合被更换后,使用单位均将其废弃,掩埋或烧掉,造成资源的浪费和对环境的再污染。 活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。 再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。 活性炭产品之间如何区分，应该如何选择活性炭呢？ 活性炭是由各种富含碳的原料制造而成。因此，用不同的原料制造的活性炭必然会有不同的特性。一般来说，以煤为原料制造的活性炭通常采用水蒸气或二氧化碳气体活化，产品的形状以颗粒状为主，其孔
活性炭改性研究进展
活性炭改性研究进展 韩严和 全 燮 薛大明 赵雅之 陈 硕 (大连理工大学环境科学与工程学院,大连116023) 摘 要 本文从表面结构特性、表面化学性质和电化学性质3个方面叙述了国内外在活性炭改性方面的研究进展。 表面结构特性改性主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开,从而增大吸附量;表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性,从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸附能力;电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化,从而改变吸附性能。最后,本文还从活性炭的吸附性质方面,客观地提出了今后发展方向。 关键词 表面结构性质 表面化学性质 电化学性质 活性炭 改性 Advance of research on modified activated carbon Han Yanhe Quan Xie Xue Daming Zhao Yazhi Chen Shuo (School of Environmental Science and Tech nology ,Dalian University of Technology ,Dal ian 116023) A bstract The paper depicts the advance of research on modified active carbon at home and abroad from surface structure properties ,chemical characterization and electrochemical characterization .The modification of surface structure properties is m ainly done by enlarging specific surface area and co ntrol porosity ,according -ly enlarging adsorption capacity .The modification of surface chemical characterization is done by redox to modify relative content of o xygen containing acid g roup and base g roup and loading of metal compound ,ac -co rdingly modify the adso rption capacity of dipoles ,w eak dipoles and non -dipoles molecules .The modifica -tion of electrochemical characterization is m ainly done by exposing activated carbon under w eak electric field to modify the charge of the surface and chemical character change ,accordingly modify the adso rption capacity .In the end ,advance of research is proposed in the future from adsorption capacity of activated carbon . Key words surface structure properties ;surface chemical character ;electrochemical character ;activ ated carbon ;modification 收稿日期:2002-10-13 作者简介:韩严和(1976～),男,安徽安庆人,硕士,主要研究方向为 环境工程(主要是水处理),现研究课题为活性炭电改性处理染料废水。 活性炭是一种优良的吸附剂,它能吸附各种有机物和无机物。活性炭具有多孔结构,吸附容量大、速度快,能有效地吸附气体、胶态物质及有机色素等,因此广泛用于食品工业、化学工业和环境保护等各个领域。它还有一个最大的特点就是饱和后可以再生。 活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定,同时,活性炭的电化学性质对吸附性能也有很大的作用。活性炭 的表面化学性质和表面结构特性决定其吸附性能。对活性炭进行氧化改性处理可使两者性质同时发生改变,缓和的氧化使表面含氧基团增多,结构的微孔变化不大,吸附性能变化也不很大。强氧化改性则使其微孔系结构遭破坏,过渡孔系增多,吸附性能明显降低。 1 表面物理结构特性的改性 结构特性决定了活性炭的物理性吸附。结构特性主要是指微孔体积、比表面积和微孔结构等,普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附性能差等特点。因此,有必要对其结构进行改性。活性炭的比表面积、孔径分布等物理性质对其吸附能力有很大的影响。活性炭的孔径分布是影响吸附容量的主要因素,这是因为分子筛的作 用,当尺寸较大的吸附质分子不能进入孔直径比其小的孔内,孔径与吸附质分子的关系及吸附性能如下[1]: 第4卷第1期环境污染治理技术与设备 Vol .4,No .12003年1月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control Jan .2003
活性炭的再生方法
活性炭的再生方法 1、热再生法：热再生是目前应用最多、工业上最成熟的活性炭再生方法，其原理是将湿炭用高温气体慢慢干燥，在加热过程中，被吸附的有机物.. 1、热再生法： 热再生是目前应用最多、工业上最成熟的活性炭再生方法，其原理是将湿炭用高温气体慢慢干燥，在加热过程中，被吸附的有机物按其性质不同，通过水蒸气蒸馏、解吸或热分解这些过程，以解吸、炭化、氧化的形式从活性炭的基质上消除。活性炭在再生过程中，根据加热到不同温度时有机物的变化，一般分为干燥、高温炭化及活化3 个阶段。热再生操作简单，成本低，但是其不能完全消除活性炭中的污染物，并且吸附性能没有得到很大的提高；同时由于所需温度较高，烧失也较大，造成得率较低。 2、生物再生法： 生物再生是利用微生物将吸附在活性炭上的污染物质氧化降解。微生物的分解效果在于：在活性炭颗粒周围生长了一层嫌气性生物膜，分解被吸附的高分子物质或者生物分解度低的物质。通过这种作用使难于被吸附的分解产物解吸，再通过外侧的好气性微生物而被氧化。生物法简单易行，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强，需特定物质专门驯化。且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2 和H2O，其中间产物仍残留在活性炭上，积累在微孔中，多次循环后再生效率会明显降低。 3、湿式氧化再生法： 活性炭湿式氧化再生是在高温高压条件下，用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法。湿式氧化再生法处理对象广泛，反应时间短，再生效率稳定。利用失效炭本身氧化热来维持反应系统温度，再生过程中无需另外加热。但湿式再生氧化也存在不足： 1) 随吸附种类不同，氧化难易程度相差很大，需选用催化剂，增加了成本； 2) 降低活性炭吸附性能，氧化液和废气需进一步处理； 3) 最佳氧化温度不易控制； 4) 所需设备需耐腐蚀、耐高压。
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用 活性炭是用生物有机物质（包括煤、石油和沥青等在内）经过炭化、活化等过程制成的一种无定形炭。它具有多孔结构、巨大的比表面积、吸附容量大、速度快和饱和可再生等特点，能够有效地去除水中的臭味、天然和合成溶解的有机物、微污染物以及一些大气中的污染气体等，但是普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故普通活性炭需要进一步的改性，满足实验和工程需要。现在常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。 标签：活性炭；改性方法；水处理 活性炭是一种吸附性很强的环境友好型吸附剂，有很好的吸附性能和催化性能。活性炭的原料来源广泛并且具有很高的安全性和稳定性，具有耐酸碱、耐热、易再生等特点。实践表明，活性炭对水中溶解的有机溶剂有很好的吸附性能，对水质浑浊有明显的澄清作用，并且能够去除水中的异味、臭味等，还能够过滤水中的微生物，因此在水处理行业中有着非常广泛的应用。本文就活性炭的改性方法和其在水处理方面的应用进行了简述，旨在为活性炭及其改性产物在水处理行业中的应用提供一定参考。 1、活性炭的改性方法 1.1表面氧化改性 表面氧化改性是通过氧化剂对活性炭进行处理，从而使活性炭表面的官能团发生氧化，提高含氧的官能团（羧基、酚羟基、酯基等）数量，增强活性炭的亲水性能，即极性，增强对极性物质的吸附能力的改性方法，常用的氧化剂主要是双氧水、硝酸、臭氧、高氯酸等。其中硝酸的氧化性最强，能够产生许多的酸性基团，其他氧化剂则相对温和，可以用于调整活性炭的表面酸性。氧化改性后的活性炭材料表面几何形状更加均匀，并且使用不同的氧化剂能够得到韩阳官能团数量和极性不同的活性炭材料，其中，酸性含氧官能团含量的多少与氧化程度有很大的关系。 1.2 活性炭表面化学性质的改性方法 活性炭表面化学性质的改变主要是通过一定的方法改变活性炭表面的官能团以及表面负载的离子和化合物，从而改变其表面的化学性质达到活性炭的吸附能力的提高。活性炭表面化学性质改性方法可分为：表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法、酸碱法等。在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更好的改性效果。 1.2.1 表面氧化法
活性炭溶剂法再生研究实验报告
邯郸学院化学系综合设计实验报告 题目活性炭溶剂法再生研究实验 学生杨永博刘艳凯 指导教师王建森教授 年级2009 级 专业化学本科 邯郸学院化学系 邯郸学院化学系 2011年7月 活性炭溶剂法再生研究实验
杨永博刘艳凯2009级化学本科班指导教师：王建森教授 一.实验目的与原理 目的：了解活性炭性质及再生方法，掌握活性炭溶剂再生法；探索一种经济效益高的活性炭再生方法，增强活性炭的再生利用价值。 原理：溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系 , 通过改变温度、溶剂的pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来［1］。溶剂再生法比较适用于那些可逆吸附，如对高浓度、低沸点有机废水 的吸附。它的针对性较强，往往一种溶剂只能脱附某些污染物，而水处理过 程中的污染物种类繁多，变化不定，因此一种特定溶剂的应用范围较窄 [2]。 二.实验试剂及仪器 试剂：工业盐酸、分析纯盐酸、阳离子交换树脂、去离子水、亚甲基蓝、硫酸铜溶液、邻二氮菲、盐酸羟氨等。 仪器：分析天平、马弗炉、721型分光光度仪、MYB型调温电热套、烘箱、称量天平等。 三.实验步骤 1.溶剂法再生主要流程 (1)对废弃活性炭样品进行性质检测，包括测定铁含量、灰分含量、亚甲基蓝吸附值等； (2)摸索活性炭溶剂法再生需要的具体物质比例； (3)确定具体物质的比例，进行再生实验研究； (4)对再生后的活性炭样品进行性质检测，包括测定铁含量、灰分含量、亚甲基蓝吸附值等； (5)对再生前后的活性炭样品性质数据进行对比、分析。 2.具体步骤 2.1根据国家活性炭标准测定方法［3］对废弃活性炭样品进行铁含量、灰分含量、亚甲基蓝吸附值测定。 2.1.1标准曲线的测绘分别吸取铁液 0、1.0、2.0、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0mL于8只50mL容量瓶中，加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液5mL,盐酸羟胺溶液 2.5mL, 1,10-菲啰啉溶液1mL,用水稀释至标线，摇匀放置10min，用分光光度计在波长 510nm,光径1cm比色皿中测定吸光度。以铁标准溶液的使用量( mL) 为横坐标，以吸光 度为纵坐标绘制标准曲线。
活性炭的表面改性及其研究
活性炭的表面改性及其研究 摘要：活性炭表面的不饱和电子云和炭结构中存在的杂原子影响了其应用范围，为了满足应用要求，必须对其表面进行改性；介绍了活性炭表面改性的方法，包括对活性炭外观、形状的改变，采用碳沉积技术对孔结构的改变，针对不同应用条件对活性炭表面极性的改性等。 关键词：活性炭；表面改性；改形；极性基团 Abstract: unsaturated electron cloud on the surface of the activated carbon and structure of the carbon hetero-atom affected its application scope, in order to meet the application requirements, must be on the surface modification; The method of the surface modification of activated carbon are introduced, including the appearance, the shape of the activated carbon change, using carbon deposition technology to the change of pore structure, according to different application conditions on the surface polarity of the modified activated carbon, etc. Key words: activated carbon; The surface modification; Change shape; Polar groups 前言 1 【活性炭应用领域扩大对其性能提出了更新、更高的要求，在“高吸附、多功能、高强度”的总要求下，（减低活性炭的使用成本，扩大使用范围，提高利用效率的有效突进）【4,6】。出现了对专用炭质吸附材料需求量越来越多的趋势。目前用传统工艺生产出来的活性炭只能识活性炭表面结构的基础上，采用某种可行的途径对其进行表面改性，从而达到实际应用的目的。现在的活性炭种类少，技术含量低，缺少功能化高品质专用的活性炭，【3-5】】 一、前言 与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相比，活性炭具有许多独特且不可替代的特性。 活性炭吸附剂的优点 1、活性炭的表面特性活性炭具有的表面化学性质、孔径分布和孔隙形状不同，是活性炭具有选择性吸附的主要原因。 2、化学性质稳定、容易再生活性炭的化学性质稳定、能耐酸、耐碱，所以能在较大的酸碱度范围内应用；活性炭不溶于水和其他溶剂，能在水溶液和许多溶剂中使用。 3、催化性质活性炭作为接触催化剂用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。 4、有较发达的孔隙结构活性炭具有发达的孔隙结构，除了活性分子筛以外，孔径分布范围较广，具有孔径大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各种物质。
再生活性炭项目可行性研究报告
再生活性炭项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (17) 2.1项目提出背景 (17) 2.2本次建设项目发起缘由 (19) 2.3项目建设必要性分析 (19) 2.3.1促进我国再生活性炭产业快速发展的需要 (20) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22) 2.4项目可行性分析 (23) 2.4.1政策可行性 (23) 2.4.2市场可行性 (23) 2.4.3技术可行性 (23) 2.4.4管理可行性 (24) 2.4.5财务可行性 (24) 2.5再生活性炭项目发展概况 (24) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25) 2.5.2试验试制工作情况 (25) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)
改性活性炭2
1 活性炭的表面官能团 活性炭的表面化学性质决定了其化学吸附特性。化学性质主要指活性炭表面的化学官能团,可分为含氧官能团和含氮官能团;含氧官能团又可分为酸性含氧官能团和碱性含氧官能团:酸性基团有羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基及环式过氧基等,碱性氧化物普遍认为是苯并噁口英钅翁的衍生物或类吡喃酮结构基团。酸性氧化物使活性炭具有极性的性质,有利于吸附各种极性较强的化合物;碱性化合物易吸附极性较弱或非极性物质。 2 活性炭的表面改性 化学官能团作为活性中心支配了活性炭表面化学性质,而活性炭表面官能团的数量和种类主要是由生产活性炭的原材料所决定,从而对成品活性炭进行改性处理以改善其吸附性能就有一定的意义。活性炭表面化学性质的改性可以从氧化改性、还原改性、酸碱处理改性、负载金属改性、酸碱改性等方面进行。下面分别加以论述: 2. 1 氧化改性 一般活性炭属于非极性物质,由于它的疏水性,使它可以在水溶液中有效吸附各种非极性有机物,但吸附溶液中具有一定极性的亲水性的溶质就有困难。天然有机物中的非腐殖质物质包括碳水化合物质、蛋白质、肽类、氨基酸、脂肪和色素等许多低分子量有机物以及藻类有机物等。一般说来,这类有机物易被微生物分解。近年来的研究表明,消毒副产物相当一部分是来自水中的非腐殖质部分的天然有机物,按DOC 计算,与腐殖质部分的天然有机物形成的消毒副产物相比,二者比例相当。而这部分物质在常规处理工艺中的去除作用较弱,因此可以通过改变活性炭表面碱性和酸性基团的含量,从而对活性炭进行氧化处理以提高对此类物质的吸附能力。氧化改性主要是利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理,从而提高表面含氧基团的含量,增强表面的极性。表面极性较强的活性炭易吸附极性 物质,从而可以达到吸附回收或废水处理的目的。当前对活性炭氧化改性研究主 要以硝酸氧化改性为主,此外针对过氧化氢和次氯酸的研究也较多。对活性炭进行氧化改性处理可使其化学性质和微孔结构同时发生改变,缓和的氧化改 性处理可使活性炭表面的含氧集团增多,结构的微孔变化不大,吸附性能变化也不大;强氧化改性则使其微孔结构遭破坏,过渡孔系增多,吸附性能明显降低。活性炭经氧化处理后,表面酸性基团大量增加, 表面亲水性增强, 零电点p H(p Hpzc) 值降低,而硝酸氧化同时可导致活性炭的结构塌陷,比表面积降低,过氧化氢对纤维活性炭(ACF) 有一定的活化作用。氧化改性可增强活性炭对CO2，SO2。、苯、金属离子等极性较强的物质的吸附,但减弱了对苯酚、腐殖酸等有机物质的吸附。王琳发现利用强氧化剂对活性炭进行改性,改变了活性炭表面官能团的性质,使原来具有催化还原能力的官能团,改性为具有氧化能力的官能团,从而抑制了活性炭中亚硝酸盐的形成,使出水中亚硝酸盐浓度从未改性活性炭的2 . 0mg/ L 降低为改性后的0. 01mg/ L 改性后活性炭的吸附性能有不同程在硝酸改性过程中,活性炭的孔隙结构在破坏的同时也不断生成,改度的升高和降低,应根据活性炭的应用领域选择不同的改性工艺。与市售活性炭比较,改性活性炭的碘吸附值总体下降,说明硝酸改性对活性炭的微孔结构产生破坏。随着温度的升高和处理时间的延长,改性活性炭 的吸附性能总体呈先升后降的趋势。在本实验条件下,硝酸改性活性炭的较
活性炭的再生方法
活性炭的再生方法 1. 热再生法加热再生法是发展史最长应用最广泛的一种再生方法。加热再生过程是利用吸附饱和 活性炭中的吸附质能过在高温下从活性炭孔隙中解吸的特点，使吸附质在高温下解吸，从而使活性炭原来被堵塞的孔隙打开，恢复其吸附性能。施加高温后，分子振动能增加，改变其吸附平衡关系，使吸附质分子脱离活性炭表面进人气相。加热再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性，而且再生彻底，一直是再生方法的主流。 加热再生有再生率高，再生时间短（颗粒炭30—60min ，粉状炭几秒钟）等优点，但也有 再生损失大（每次损失约3％一10％），运转条件严格，操作费用大等缺点。 2. 生物再生法生物再生法是利用微生物将活性炭表面吸附的有机污染物降解。生物再生法与污水处理中的生物法相类似，也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小，有的只有几纳米，微生物不能进入这样的孔隙，通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象，即细胞酶流至胞外，而活性炭对酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。 活性炭生物再生的设备和工艺均比较简单、且方法本身对活性炭无危害作用。但是有机物氧化速度缓慢、再生时问长，吸附容量的恢复程度有限，更重要的是对吸附质具有一定选择性，生物不能降解的吸附质不能应用此法。3. 溶剂再生法溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH 值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来。根据所用溶剂的不同，可分为无机溶剂再生法和有机溶剂再生法。前者用无机酸（H2SO4、HCl 等）或碱（NaOH 等） 作为再生溶剂；后者用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂萃取吸附在活性炭上的吸附质。 溶剂再生法一般比较适用于那些可逆吸附，如对高浓度、低沸点有机废水的吸附。它的针对性较 强，往往一种溶剂只能脱附某些污染物，而水处理过程中的污染物种类繁多，变化不定，因此一 种特定溶剂的应用范围较窄。溶剂再生法再生效率较低，只能达到60-70% ，而且会带来二次污 染，应用受到限制。 4. 电化学再生法电化学再生法将活性炭填充在两个主电极之间，在电解液中加以直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端成阳极，另一端呈阴极，形成微电解槽，在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的污染物大部分被分解，小部分因电泳力作用发生脱附而使活性炭再生。 电化学再生法操作方便且效率高、能耗低、炭损失少，受处理对象局限小，可以避免二次污染。但是。再生活性炭的吸附性能随再生次数的增加而略有下降。 5. 超临界流体再生法许多物质在常压常温下对某些物质的溶解能力极小, 而在亚临界状态或超临界状态下却具有异常大的溶解能力。在超临界状态下, 稍改变压力, 溶解度会产生数量级的变化。利用这种性质, 可以把超临界流体作为萃取剂, 通过调节操作压力来实现溶质的分离, 即超临界流体萃取技术。超临界流体（SCF）的特殊性质和其技术原理确定了它用于再生活性炭的可性性，二氧化碳的临界温度31 C ,近于常温，临界压力（712MPa）不甚高，具有无毒、不可 燃、不污染环境以及易获得超临界状态等优点, 是超临界流体萃取技术应用中首选的萃取剂。 通过理论分析和实验结果，证明SCF 再生方法具有以下优点: （1）温度低， SCF 吸附操作不改变污染物的化学性质和活性炭的原有结构，在吸附性能方面 可以保持与新鲜活性炭一样； (2) 在SCF再生中，活性炭无任何损耗； (3) SCF再生可以方便地收集污染物，利于重新利用或集中焚烧，切断了二次污染； (4) SCF再生可以将干燥、脱除有机物连续操作化，做到一步完成。 6?微波辐射再生法 当微波遇到不同材料时，会产生反射、吸收和穿透现象，这取决于材料的介电常数、介质损耗系数、比热、形状和含水量等特性。大多数导体能反射微波，所以在微波系统中，导 体用来传播和反射微波能量；而绝缘体则可以将微波部分反射或被穿透；所以其吸收微波 的功率小；介质的性能介于金属和绝缘体之间，具有吸收、穿透和反射微波的性能，故在微
活性炭表面化学改性及应用研究进展
第8卷 第19期 2008年10月167121819(2008)1925463205 科 学 技 术 与 工 程 Science Technol ogy and Engineering Vol 18 No 119 Oct . 2008 Ζ 2008 Sci 1Tech 1Engng 1 化工技术 活性炭表面化学改性及应用研究进展 陈孝云 林秀兰 魏起华 林金春 欧水丽 (福建农林大学材料工程学院,福州350002) 摘 要 活性炭表面官能团的种类与数量决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特性。通过改变活性炭表面官能团的种类与数量、消除某些基团或者负载增加活性中心,可以改善活性炭对特定吸附质的吸附能力。论述了活性炭表面化学性质的氧化、还原、酸碱、等离子体、金属负载和电化学等改性及其应用研究进展。关键词 活性炭 吸附 表面化学改性 表面化学性质中图法分类号 T Q42411; 文献标志码 A 2008年5月27日收到国家自然科学基金(30571461)、福建省科技 厅星火计划项目(3182)、福建省自然科学基金(2008J0225)、青年教师基金(08B20)资助 第一作者简介:陈孝云,男,硕士,讲师,研究方向:离子液体和炭材料。E 2mail:chenxy_dicp@1261com 。 活性炭因孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、灰分含量低、化学性质(耐酸、耐碱、耐热)稳定、机械强度高、不溶于水和有机溶剂、可再生重复利用等优点,被广泛用于治理水体、空气、土壤等环境中有机、无机、细菌及尘埃等污染物 [1—3] 。 但由于活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭,制约我国活性炭行业迈向更高层次的应用 [3—5] 。将活性炭改性处理,研制出对污染物高效、深度净化的功能活性炭,是降低活性炭使用成本、扩大其使用范围、提高其利用效率的有效途径,是活性炭行业未来发展方向 [4,6] 。活性炭改性主要是通过一些物理、化学处理,改变其孔隙结构(如孔容、孔径大小与分布等);改变活性炭表面的酸、碱性;或者在活性炭表面引入或去除某些官能团使活性炭具有某种特殊的吸附性能和催化特性 [7—10] 。此外,采用不同的活化方法或不同的活化 剂也可以实现制备不同孔径分布及不同表面化学特性的活性炭 [11] 。目前,针对活性炭表面化学性质 改性的方法主要有氧化改性、还原改性、酸碱改性、等 离子体改性、金属负载改性和电化学改性等[8—15] 。 1 活性炭表面化学性质 活性炭的吸附特性不但取决于它的孔隙结构,而且取决于其表面化学性质,表面化学性质决定了活性炭的化学吸附 [9] 。化学性质主要由表面的化 学官能团的种类与数量、表面杂原子和化合物确定,不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质的吸附有明显差别 [16] 。因此对活性炭表面 化学结构进行化学改性,使其吸附具有更高的选择性具有重要的意义。活性炭表面官能团一般分为含氧官能团(图1)和含氮官能团(图2);含氧官能团主要有羧基、酚羟基、羰基、内酯基及环式过氧基等,含氮官能团可能存在形式有两类酰胺基、酞亚胺基、乳胺基,类吡咯基、类吡嘧啶基等 [11—13] 。 图1 活性炭表面含氧官能团
活性炭的制备及再生研究进展.
013,V o l .30N o .12化学与生物工程 C h e m i s t r y &B i o e n g i n e e r i n g 基金项目:广东省科技计划项目(2012A 020602061收稿日期:2013-08-13 作者简介:周琴(1987-,女,江苏宿迁人,硕士研究生,研究方向:生物质转化和开发利用;通讯作者:黄敏,教授,E -m a i l :m i n _h u a n g @1 63.c o m 。d o i :10.3969/j .i s s n .1672-5425.2013.12.003活性炭的制备及再生研究进展 周琴1,2 ,沈健1,黄敏2 (1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113000;2.广东石油化工学院,广东茂名525000 摘要:活性炭具有吸附-脱附速率快、可再生等特点,是人们关注的热点。综述了目前活性炭的制备和再生方法,分析了它们的优缺点。指出随着人们环保意识的加强、对低能耗技术要求的提高,微波技术因其节能、省时、环保,在活性炭的制备和再生方面均具有广阔的应用前景。 关键词:活性炭;制备;再生 中图分类号:T Q 424.1文献标识码:A 文章编号:1672-5425(201312-0010-04 活性炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积,
表面可附加特殊官能团,具有吸附性能良好、化学性质 稳定、容易再生等优点[1,2] ,作为吸附剂、催化剂、催化 剂载体、 储存气体及电能、双电层电容器电极材料广泛应用于食品、医药、化工、环保等领域[ 3- 7]。随着人们生活水平的提高及环保意识的加强, 对活性炭的性能也提出了更新、 更高的要求,这也是活性炭未来发展的必然趋势[ 8] 。目前,活性炭产品除了常规的粉状炭、粒状炭、破碎炭、 柱状炭、纤维活性炭以外,还出现了超细活性炭粉末、蜂窝状活性炭、磁性活性炭、板状活性炭、球状活 性炭等[3] 。活性炭的制备原料十分广泛,几乎所有含 碳物质都可用来制备活性炭,主要可以分为木质和煤质,国内制备活性炭的最常用原材料是煤和椰子壳 [9,10] 。近年来,随着人们环保意识的加强、资源的短