改性活性炭对噻吩的吸附性能研究

用过硫酸铵、臭氧对椰壳活性炭和煤基活性炭进行氧化改性,研究了改性活性炭对噻吩的吸附性能,材料结构袁征结果表明,经两种方法氧化处理后,椰壳炭的孔结构基本保持不变,而煤基炭的比表面积和孔容有所增加.Boehm滴定发现氧化后活性炭表面含氧官能团数量增加并由FT-TR图谱得到证实.氧化处理提高了噻吩在活性炭表面的吸附容量与Langmuir和Freundlich两种吸附等温线方程的相关性.采用拟一级、拟二级和粒子内扩散模型速率方程来考察吸附动力学,并计算了这些动力学模型的速率常数,拟二级模型和实验数据之间有较好的相关性.同时对影响吸附性能的因素进行了分析.     

改性活性炭对模拟柴油中噻吩类硫化物的吸附性能

将粉状活性炭(AC)分别经过浓硝酸、浓硫酸和王水氧化后得到3种改性活性炭NAC、SAC和AAC,测定了改性前后活性炭在30℃和50℃对正辛烷溶液中苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和3-甲基噻吩(3-MT)的静态等温吸附数据,并用Langmuir方程对数据进行了处理。结果表明,改性后活性炭对噻吩类硫化物的吸附性能均有所增强,其强弱顺序为AAC>NAC>SAC>AC,在30℃下AAC对正辛烷溶液中BT、DBT和3-MT的最大吸附硫含量分别比AC提高了88.7%、63.4%和95.1%。活性炭对噻吩类硫化物的吸附性能强弱与其在红外谱图中含氧官能团的峰强度大小和Boehm滴定分析中含氧官能团数量多少是一致的。在30℃下,再生4次后的AAC对正辛烷溶液中的BT、DBT和3-MT硫的平衡吸附量仍可达到初始吸附量的71.5%、72.7%和40.7%,再生效果良好。     

活性炭及甲酸催化过氧化氢氧化噻吩脱硫研究

以噻吩代表汽油中的有机硫化合物,将其溶解于正辛烷配制成反应原料,考察了活性炭对噻吩的吸附脱硫情况,研究了质量分数为30％的过氧化氢水溶液为氧化剂,在活性炭和甲酸的催化作用下,反应原料中噻吩氧化脱硫。考察了活性炭的催化性能及反应条件对其催化性能的影响。实验结果表明,30％H2O2-HCOOH-AC（活性炭）三元体系产生的过氧甲酸和羟基自由基能将模型有机硫化合物氧化,噻吩的氧化脱硫率可达到85％以上;活性炭和甲酸的催化氧化性能明显优于单纯使用甲酸催化性能。甲酸浓度、活性炭加入量、过氧化氢初始浓度及温度对噻吩硫的氧化脱除均有影响。     

沸石分子筛选择吸附焦化苯中的噻吩

对Ｘ、Ｙ、Ｍ、ＺＳＭ－ ５、Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－Ⅰ沸石分子筛选择吸附焦化苯中噻吩的性能进行了考察,结果表明：ＺＳＭ－ ５ 和Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ－Ⅰ分子筛具有明显的选择吸附性能。通过对ＺＳＭ－ ５ 分子筛进行Ｃｕ２ ＋ 离子交换及表面硅烷化处理改性,能在一定程度上提高选择吸附性能,并认为沸石分子筛选择吸附性能与表面羟基（ＳｉＯＨ、ＳｉＯＨＡｌ） 的酸性及沸石孔道特征有密切的关系。     

石油焦系活性炭的吸附脱硫

选取独山子石油焦为原料，以物理活化法制得比表面积达500m2/g～900m2/g的活性炭，进行吸附脱硫研究。采用酸氧化法对活性炭孔结构和微观孔径分布进行改性。酸氧化使活性炭表面酸性官能团含量明显增加，增加量约为原来的5倍。活性炭吸附脱硫性能随表面酸性官能团含量的增加而增大。理想的酸化条件是浓硝酸120℃氧化40min。通过静态吸附实验，活性炭吸附脱硫的最佳条件是，温度25℃，压力1.0MPa，静态吸附6h。最佳条件下吸附脱硫可使模型化合物硫的质量分数从137.9×10－6降至3.1×10－6。从活性炭孔径匹配考察可知，平均孔直径在0.8nm～2.1nm的活性炭对模型化合物硫的质量分数降低具有明显效果。     

噻吩在Ni(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,运用平板模型对噻吩分子在Ni(111)表面的水平吸附进行了结构优化和能量计算.结果表明,hcpA位的吸附最稳定,以bridgeB吸附最不稳定;噻吩吸附在表面上时,S原子向上翘起,4个C原子与边面Ni原子的作用更紧密,表面原子与噻吩的匹配程度决定了吸附的强度和吸附后S—C键的活泼性;噻吩以bridgeA吸附时分子与表面之间的电子给予与反馈最多,分子最活泼,而hcpA位吸附后噻吩分子轨道上电子的能量变稳定,分子并不活泼.     

噻吩在猝冷骨架Ni上吸附脱硫的XPS研究

采用X射线光电子能谱(XPS)研究了室温下噻吩在猝冷骨架Ni吸附剂上的吸附及受热分解行为. 研究结果表明, 298 K时噻吩首先在吸附剂表面发生C—S键断裂, 生成原子硫及含金属的有机环状化合物. 当吸附剂表面完全被解离物种覆盖后, 发生噻吩的多层物理吸附. 加热至373 K, 大部分物理吸附的噻吩直接脱附, 其余部分在碳物种脱附后暴露的Ni表面上发生解离. 473 K时表面的碳物种消失, 而残留在样品上的硫均转化为硫化镍.      

不同载体的镍基氧化锌对噻吩的吸附脱除性能

采用混捏法制备了以金属氧化物、黏土及分子筛为载体的三类镍基氧化锌吸附剂,采用FT-IR等分析手段进行表征,探讨了其物化性能的差异,并利用微型固定床反应器考察了上述吸附剂对噻吩的吸附脱除性能。结果表明,不同吸附剂对噻吩的吸附效果不同,黏土载体的吸附剂脱硫性能高于金属氧化物载体的脱硫性能,吸附剂的脱硫活性顺序依次为cay-sorb>diatomite-sorb>Al-sorb>Ti-sorb。利用FT-IR对吸附剂的表面酸性进行了表征。结果表明,吸附剂的脱硫性能与其总L酸量有关,总L酸量高的吸附剂脱硫效果较好。分子筛载体吸附剂的脱硫活性顺序依次为MCM-22-sorb>HY-sorb≥Hβ-sorb>H-mordenite-sorb>HZSM-5-sorb。通过比较分子筛载体的孔道结构表明,分子筛载体孔径大小是影响吸附剂脱硫性能的主要因素。     

活性炭对蔗糖的吸附特性

活性炭吸附蔗糖是一种化学吸附过程，蔗糖是单分子铺展的形式被吸附于活性炭表面，其吸附速率由内扩散所控制。     

噻吩在Ni(100),Cu(100),Co(100)表面吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论对噻吩分子在Ni(100),Cu(100)和Co(100)表面的吸附构型进行了GGA/PBE水平上的计算,通过比较吸附能及各结构参数,预测了各金属的脱硫活性.结果表明:噻吩在Ni表面发生了作用力较强的化学吸附,噻吩的S—C键有解离趋势;在Cu表面发生的是作用力较弱的物理吸附,噻吩分子构型并未发生较大变化;而噻吩在Co表面的吸附作用最强,噻吩的S—C键已经发生解离,和Co原子之间的距离已经达到甚至短于Co—S键的键长.这说明,金属的吸附脱硫活性为CoNiCu,与实验研究结果一致.此3种金属最稳定的分子吸附位均为hol45位.     

甲烷在石墨化热解碳黑和活性炭上的吸附

为研究影响碳基吸附剂吸附超临界温度气体的主要因素,选择石墨化热解碳黑BP280和Ajax活性炭,分析超临界温度高压甲烷在其上的吸附平衡。应用容积法,在压力0~20.5 MPa、温度253 K~313 K测定甲烷的吸附平衡数据,并由等量吸附线标绘和亨利定律常数确定等量吸附热。引入通用吸附等温方程,再由方程的Langmuir标绘确定最大吸附容量,进而通过方程的线性化计算吸附平衡态中甲烷分子的作用能。结果表明,甲烷在两种吸附剂上的最大吸附容量均随温度而变化,并都小于液态甲烷的密度;甲烷在碳黑和活性炭上的等量吸附热分别为11.9 kJ/mol~12.5 kJ/mol和17.5 kJ/mol~22.5 kJ/mol,体现了两种吸附剂不同的表面能量分布;甲烷分子间作用能随吸附量的变化特点反映了超临界温度甲烷以类似于压缩气体状态聚集的特点和吸附剂结构上的差异。碳基吸附剂的比表面积和微孔容积是影响其储存甲烷容量的重要因素。     

简单芳香化合物的结构和性质对活性炭吸附行为的影响

用静态吸附法考察了一种活性炭对废水中四种简单芳香化合物的吸附行为,并用Langmuir模型对吸附数据进行了拟合。结果表明,Langmuir模型可以近似地描述这些芳香化合物在该活性炭上的吸附行为。芳香化合物的极性及其在水中的溶解度对其在活性炭上吸附的影响较大,芳香化合物与活性炭之间的π-π色散作用对吸附的影响很小。     

甲烷在活性炭上吸附平衡模型的研究

比较吸附模型分析甲烷在活性炭上吸附平衡的适用性,为吸附式天然气(ANG)的工程应用提供准确的预测模型。基于在温度268.15～338.15 K、压力0～12.5 MPa测试的甲烷在Ajax活性炭上的吸附平衡数据,选择Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth方程,应用非线性回归拟合方程参数后,确定绝对吸附量和甲烷吸附相态,并比较方程在不同压力区域内的预测精度。结果表明,甲烷吸附相密度随平衡温度和压力变化;由绝对吸附量确定的甲烷在Ajax活性炭上的平均等量吸附热为15.72 kJ/mol,小于由过剩吸附量的标绘结果;Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth方程预测结果在0～0.025 MPa的累积相对误差为6.449 8%、7.918 4%和0.910 0%,在1～10 MPa为0.491 1%、0.161 3%和0.369 4%。Toth方程在整个压力范围内的预测结果最为准确,但Langmuir-Freundlich方程在较高压力区域内具有较高的预测精度。     

Nitrogen adsorption on fluorinated activated carbon fiber

Nitrogen adsorption isotherms for fluorinated activated carbon fiber (F-ACF) and fluorinated carbon black (F-CB) were measured at 77 K. Surface structures of F-ACF and F-CB were examined by _s -plot analysis using the adsorption data on the nonporous carbon black (CB) and F-CB. The surface energy of F-ACF was lower than that of ACF. The micropore structure of ACF was preserved even after fluorination, although the limiting adsorption amount and the micropore width decreased with fluorination.     

氯化锂活化制备活性炭及吸附锂离子性能研究

采用化学活化法,用猪血粉为前驱体和新型活化剂氯化锂活化制备锂离子活性炭（LB-AC）并进行吸附锂离子研究。用氯化锂对猪血粉进行活化后我们得到比表面积为695 m2?g-1,总孔体积为0.3 cm3?g-1的LB-AC。通过扫描电子显微镜、元素分析、X 射线衍射分析和红外光谱分析等分析手段对LB-AC表面形貌和表面基团进行表征。吸附?解吸实验结果表明,随着温度升高,锂离子的吸附容量随之增加,表明LB-AC对锂离子的吸附是一种吸热反应。当温度增加至35 ℃和45 ℃时,其吸附容量分别增加至1.41 mg?g-1和1.52 mg?g-1。锂离子的初始浓度增加,吸附容量也增加。锂的脱附随着盐酸浓度的升高而增加。LB-AC对锂离子的选择性很高,且吸附剂在碱性环境下吸附容量更高,在酸性环境下基本不吸附。     

活性炭孔隙结构对催化氧化脱除单质汞的影响

研究活性炭在硫化氢存在条件下催化氧化脱除煤气中单质汞的吸附机理和探讨提高其吸附能力的方法,在模拟煤气气氛下对3种活性炭和一种活性焦进行汞的吸附性能实验,并进一步分析活性炭(焦)的孔隙结构。用BET方程处理N₂等温吸附数据,计算比表面积;用HK法进行微孔分析;用BJH法计算中孔孔径分布。结果表明,硫化氢被催化氧化后,生成吸附在活性炭孔壁上的活性硫促进了对汞的吸附;随着活性炭微孔和中孔体积的增大,活性炭对汞的吸附能力得到提高。     

四氟硼酸改性活性炭的制备及其吸附脱除二苯并噻吩性能

采用浸渍法制备了四氟硼酸(HBF₄)改性活性炭,并研究了其对模拟油中二苯并噻吩(DBT)的吸附脱除性能。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、差示热分析仪(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)以及N₂吸附技术对吸附剂的表面态和孔结构进行了表征,考察了四氟硼酸浓度、热处理温度以及模拟油中DBT浓度对吸附脱硫效果的影响。结果表明,经质量分数0.5%的HBF₄溶液浸渍、140 ℃热处理后,在剂油比1:100条件下,活性炭的吸附容量为352 mg/g,较未改性活性炭提高了72.5%。     

电厂废气中饱和水蒸气对活性炭变压吸附捕集CO2的影响

由于热电厂废气中含有高湿饱和水蒸气,选用疏水材料活性炭为吸附剂,利用真空变压吸附技术研究了活性炭分离电厂废气中水蒸气和二氧化碳的可行性和优越性,研究了水对CO₂捕集的影响。实验分析表明,水在活性炭上的“S”型等温吸附曲线有利于真空条件下被解吸。同时,圆锥模型描述了水蒸气在吸附床内的浓度分布。结果表明,即使水蒸气可以被活性炭吸附,但它的存在不影响CO₂的捕集。每个循环操作可在相对较短的解吸时间和较高的解吸压力下完成。实验中单床三步变压吸附工艺可以使CO₂回收率高达80%,CO₂纯度达43%。