活性炭纤维的脱硫性能

活性炭纤维作为一种新型高效吸附剂，在环保领域尤其是在烟气脱硫方面显示了广阔的应用前景。本文在作者所做工作和分析别人实验结果的基础上，综述了包括前驱体材料、制备条件以及活性炭纤维表面物理化学性能等影响活性炭纤维脱除烟气中SO2的主要因素，阐述了活性炭纤维脱硫的反应机理。认为含有较多量氮元素的前驱体材料具有较高的脱硫性能，类似的结果也出现在用不同方法制备的活性炭纤维中；众多的研究结果表明，活性炭纤维表面化学性能的影响尤其是表面物理性能的影响，其中表面含氧官能团对活性炭纤维脱除SO2不利，但用热处理方法脱除掉以CO形式释出的含氧官能团后可显著增强活性炭纤维的脱硫活性；此外，含氮官能团引入到活性炭纤维表面后也可显著增强活性炭纤维的脱硫活性。     

表面改性活性炭活化过硫酸盐降解苯酚

采用硝酸氧化联合高温处理法对活性炭(AC)进行表面改性(样品记为ACNH),并将其用于活化过硫酸盐(PS)降解苯酚.通过氮气等温吸附、元素分析、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等手段对改性前后活性炭的表面性质进行了表征分析.考察了活性炭投加量、PS/苯酚摩尔比、苯酚初始浓度和初始p H等条件对苯酚降解率的影响.结果表明,改性后活性炭活化PS能力显著提高,在ACNH/PS体系中苯酚的降解速率是AC0/PS体系中的5倍;ACNH的pH值适用范围宽;活性炭表面醌基、吡喃酮结构和碳原子平面层上的离域π电子(Cπ)在活化PS过程中起主要作用,而羧基起抑制作用.     

改性活性炭纤维可见光催化联合脱硫脱硝的研究

利用水合肼还原法制备的TiO₂/Cu₂O复合光催化剂对活性炭纤维(ACF)进行改性,利用SEM、XPS、BET以及XRD对其进行表征,研究改性后ACF的性质及其脱硫脱硝效果。研究表明,TiO₂/Cu₂O同时改性后的ACF表面孔径减小,但表面石墨碳和羰基(C=O)官能团增加,增强了ACF对NO和SO₂的吸附能力,从而提高了脱硫脱硝的效率,该催化剂在40℃、可见光的催化下脱硫效率达90%,脱硝效率达60%。     

活性炭纤维吸附脱除NO过程中NO氧化路径分析

在小型固定床吸附实验台上开展了黏胶基活性炭纤维吸附脱除NO的实验研究。采用H₂O₂溶液浸渍以及热处理方法对活性炭纤维表面进行修饰,以获得表面孔隙结构接近而含氧官能团含量不同的样品;考察样品在惰性氮气气氛、含氧气氛下吸附脱除NO的效果,以及表面含氧含氮官能团的变化规律。探讨了含氧官能团在NO催化氧化过程中的作用及含氧气氛下O₂对于NO转化为NO₂的影响,分析了活性炭纤维表面吸附的NO向NO₂的主要转化途径。结果表明,在氮气气氛下活性炭纤维表面C-O官能团对吸附态的NO起到氧化作用,吸附态NO被C-O官能团氧化生成-NO₂官能团;在含氧气氛下活性炭纤维吸附NO后表面出现-NO₂、-NO₃官能团,通过长时间实验测定三种样品在含氧气氛下对NO吸附的效果,发现三种样品稳定时催化氧化效果一致,表明含氧官能团对初始NO的物理吸附影响较大,而对整个吸附过程影响较小。吸附在活性炭纤维表面上的NO与环境气氛中的游离态O₂发生氧化反应是NO转变为NO₂的主要途径。     

活性炭纤维孔结构控制和表面改性

活性炭纤维（ACF-ActivatedCarbonFiber）是本世纪七十年代发展起来的纤维状吸附剂[1]。其吸附性能与表面积、细孔直径、细孔分布等物理结构密切相关，同时与其表面化学结构密不可分，本文综述介绍ACF的孔结构控制方法和表面化学改性与吸附性能的关系。     

聚丙烯腈活性炭纤维对硫化氢的常温吸附

聚丙烯腈活性炭纤维（PAN-ACF）对硫化氢（H2S）有比其他活性炭材料更强的吸附能力。H2S在PAN-ACF上的吸附是一个兼具物理吸附特征的化学吸附、催化转化过程。其化学吸附位主要位于微孔表面。吸附过程为：H2S分子首先被物理吸附进入微孔空间,而后在微孔表面的化学吸附位上进行包含电子转移的化学吸附、催化氧化,在炭表面产生相对稳定的化学结构。     

葡萄糖加氢用Ru/活性炭催化剂: 改性方法对活性炭表面性能的影响

分别采用超临界甲醇流体、浓硝酸氧化、浓硝酸结合超临界甲醇流体等不同手段对椰壳活性炭进行了表面处理,用N2物理吸附、Boehm滴定、X光电子能谱仪(XPS)、电感耦合等离子原子发射光谱分析(ICP)、透射电镜(TEM)等手段研究了处理方法对活性炭表面孔结构及表面基团的影响;并以活性炭为载体,三氯化钌为活性前驱体,采用等容水浸渍法制备了钌炭催化剂,以葡萄糖加氢生产山梨醇为模型反应对制备的钌基催化剂的催化活性进行了评价.结果表明:各种处理方法对活性炭的比表面、孔径等孔结构性能影响不大;但超临界甲醇处理活性炭可明显减少活性炭表面含氧酸性基团的含量,尤其是羧基等不稳定基团的含量;而硝酸处理活性炭则可大幅度提高活性炭表面含氧酸性基团的含量,尤其是羧基等不稳定基团的含量增加更大.ICP分析结果表明:超临界甲醇处理活性炭并不改变活性炭样品对钌的吸附量,但硝酸氧化处理活性炭却能明显提高样品对钌的吸附能力.活性炭表面的这些含氧基团虽然有利于钌离子的吸附,但却不利于钌在活性炭表面的分散.由于超临界甲醇流体处理活性炭时的表面反应及萃取作用,可有效清除活性炭表面的不稳定含氧酸性基团,避免还原过程中钌的迁移聚集,使负载钌的分散度提高,有利于增强钌与活性炭间的相互作用,使钌部分缺失电子,钌的结合能升高;可明显提高负载钌炭催化剂葡萄糖催化加氢的活性.     

乙烯渣油沥青基活性炭纤维和粘胶基活性炭纤维的表面性质与脱硫活性

研究了在O2和H2O存在下,乙烯渣油沥青基活性炭纤维(ETPACF)和粘胶基活性炭纤维(CelluloseACF)的脱硫活性.结果表明,在比表面积相近的情况下,ETPACF的脱硫活性明显低于CelluloseACF,这可归因于后者具有较强的吸附和催化氧化SO2能力及较大的吸水量,尤其是具有较强的催化氧化SO2的能力,这些能力又与其表面含有含氮官能团以及某些含氧官能团有关,因此ACF的表面官能团对其脱硫活性影响很大.     

改性活性炭脱除含CO2原料气中低浓度SO2的研究

用浸渍法分别得到含5%Na2CO3、5%NaHCO3、5%NaOH(质量比)的改性活性炭。研究了改性活性炭在含CO2原料气中的脱硫性能。在固定床反应器上考察了有氧条件下浸渍剂、反应温度和原料气湿度对SO2的脱除影响。分别在常温(25℃)和高温(350℃)下详细考察了原料气中的CO2含量对活性炭脱硫性能的影响。实验表明,常温(25℃)下,CO2的存在对活性炭脱硫有不利的影响;高温(350℃)下,CO2的存在对活性炭脱硫有促进作用。     

改性活性炭纤维吸附二甲胺水溶液的研究

采用气相氧化法制备改性ACF,以二甲胺水溶液为吸附对象,在静态吸附条件下研究了吸附时间、温度、ACF用量对吸附效果的影响,获得了吸附等温线;在动态吸附条件下测定了动态穿透曲线,并研究了ACF的再生方法。在ACF优化用量0.6g/100mL溶液条件下,对初始浓度256mg/L二甲胺溶液的吸附率为85%;吸附饱和的ACF用5%盐酸溶液进行再生时,再生率接近100%。     

硝酸水热处理活性炭对其负载的Ba-Ru-K氨合成催化剂性能的影响

采用N2物理吸附、Boehm滴定、He-TPD-MS、CO化学吸附和透射电镜等手段考察了硝酸水热处理对活性炭(AC)及其负载的Ru基催化剂的孔结构、表面含氧基团、Ru分散度的影响,并评价了Ba-Ru-K/AC催化剂氨合成反应性能.结果表明,经硝酸水热处理后,AC表面含氧基团明显增多,但其孔结构变化不大.随着水热处理硝酸浓度的增加,AC表面含氧基团的数量增加,而相应催化剂的Ru分散度有所降低,Ru粒子尺寸增大.当硝酸浓度为2.0mol/L时,Ru分散度较高,且粒子尺寸(2.0nm)适宜,分散均匀,因此催化剂活性较高.在10MPa和10000h1条件下,400和375oC时,出口氨浓度分别达到17.80%和11.10%,较4.6mol/L硝酸回流处理AC负载的Ru基催化剂分别提高了16.8%和21.3%.水热处理AC的适宜条件为硝酸浓度2.0mol/L,150oC处理4h,填充度为70%.因此,通过调节水热处理时所用硝酸浓度可有效调控AC表面含氧基团的数量及其负载Ru的粒子尺寸.     

Adsorption of Carbon Dioxide on Activated Carbon

The adsorption of CO2 on a raw activated carbon A and three modified activated carbon samples B, C, and D at temperatures ranging from 303 to 333 K and the thermodynamics of adsorption have been investigated using a vacuum adsorption apparatus in order to obtain more information about the effect of CO2 on removal of organic sulfur-containing compounds in industrial gases. The active ingredients impregnated in the carbon samples show significant influence on the adsorption for CO2 and its volumes adsorbed on modified carbon samples B, C, and D are all larger than that on the raw carbon sample A. On the other hand, the physical parameters such as surface area, pore volume, and micropore volume of carbon samples show no influence on the adsorbed amount of CO2. The Dubinin-Radushkevich (D-R) equation was the best model for fitting the adsorption data on carbon samples A and B, while the Preundlich equation was the best fit for the adsorption on carbon samples C and D. The isosteric heats of adsorption on carbon samples A, B, C, and D derived from the adsorption isotherms using the Clapeyron equation decreased slightly increasing surface loading. The heat of adsorption lay between 10.5 and 28.4 kJ/mol, with the carbon sample D having the highest value at all surface coverages that were studied. The observed entropy change associated with the adsorption for the carbon samples A, B, and C (above the surface coverage of 7 ml/g) was lower than the theoretical value for mobile adsorption. However, it was higher than the theoretical value for mobile adsorption but lower than the theoretical value for localized adsorption for carbon sample D.     

超临界甲醇处理对活性炭表面性质及钌炭催化性能的影响

采用超临界甲醇处理活性炭,水浸渍制备负载钌炭催化剂,用N2物理吸附、Boehm滴定、X光电子能谱（XPS）和程序升温还原（TPR）等测试技术研究了超临界甲醇处理对活性炭表面结构及表面基团相对含量的影响,并以葡萄糖加氢生产山梨醇为模型反应对钌基催化剂的性能进行了评价。 研究结果表明,超临界甲醇处理活性炭,活性炭的孔结构性能变化不大,但可有效降低活性炭表面含氧酸性基团的含量,使催化剂的还原温度升高,增强了载体和活性组分间的相互作用,有效的提高了钌的分散度,从而提高所负载催化剂的催化活性。 在实验范围内,当超临界甲醇的温度为300 ℃,处理时间为12 h时,在4.0 MPa、120 ℃、葡萄糖的质量分数为50%的反应条件下,催化剂的反应速率（按Ru单位质量计）达到了118.65 mmol/(min·g),是未处理活性炭的1.96倍。     

负载Pt活性炭纤维对NO的吸附活性

 采用电化学方法制备了负载Pt的活性炭纤维，为研究其微孔结构、Pt的分散性以及对NO的吸附活性，分别考察了其对氮气、水和NO的吸附．电沉积Pt活性炭纤维的氮吸附等温线仍呈Langmuir型，表面积和微孔孔径基本不变；对水的初始吸附点数远远大于活性炭纤维．这表明电沉积Pt没有改变活性炭纤维的微孔结构，Pt粒高度分散在活性炭纤维的外表面．而NO的吸附量显著增加，说明存在化学吸附．     

通过柠檬酸改性提高载银活性炭的抗菌性能

通过负载柠檬酸对活性炭进行改性,用N2吸附法测定活性炭的比表面积,用AAS、SEM、XRD测试技术分析了银在活性炭上的吸附和分布,并研究了载银活性炭的抗菌性能。结果表明,负载柠檬酸使活性炭的比表面积下降约24％,但载银后活性炭的比表面积增大。柠檬酸改性为[Ag（NH3）2]^＋的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附速率加快,吸附量提高约25％,表面的银颗粒变得非常密集,粒径减小,且颗粒均匀,因此抗菌性能显著增强．其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果明显优于对大肠杆菌的,同时对于高分散Ag／C催化剂的制备及银的回收也具有重要的价值。     

通过柠檬酸改性提高载银活性炭的抗菌性能

通过负载柠檬酸对活性炭进行改性,用N2吸附法测定活性炭的比表面积,用AAS、SEM、XRD测试技术分析了银在活性炭上的吸附和分布,并研究了载银活性炭的抗菌性能。结果表明,负载柠檬酸使活性炭的比表面积下降约24%,但载银后活性炭的比表面积增大。柠檬酸改性为[Ag(NH3)2] 的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附速率加快,吸附量提高约25%,表面的银颗粒变得非常密集,粒径减小,且颗粒均匀,因此抗菌性能显著增强,其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果明显优于对大肠杆菌的,同时对于高分散Ag/C催化剂的制备及银的回收也具有重要的价值。     

燃料油超深度脱硫：二苯并噻吩在改性活性炭上的吸附

Ultra-deep desulfurization of fuel oils is used for producing clean fuels to meet new emission control standards, and also for producing sulfur-free hydrogen for use in fuel cell systems, where the hydrogen is produced by the reforming of fuel oils[1～2].     

活性炭纤维电极电解法处理墨绿B染料废水

将铁丝缠绕在活性炭纤维(简称ACF)上制成电极,并在阴极鼓入空气,用电解生成的Fenton试剂处理墨绿B染料模拟废水.研究了电压、pH值、温度、空气流量、支持电解质的浓度等因素对染料脱色率的影响.结果表明,pH值越低,温度越高,处理效果越好,气流量的改变对于处理效果影响不大.室温时处理浓度为50mg·L-1的活性染料墨绿B,在实验电压为11V,中性条件下,无水硫酸钠的浓度为20g·L-1,通入空气流量为60L·min-1时,处理60min,色度去除率达到95%左右.55℃时,电解30min色度去除率就达到96%,60min时达到100%.     

活性炭脱除低浓度二氧化硫的研究进展

用活性炭脱除低浓度的二氧化硫是一种经济有效的方法,文章综述了近年来国内外在此方面的研究进展。归纳了反应机理,总结了活性炭的孔道结构、表面化学环境、改性剂、原料气的湿度、温度和原料气的组分对反应的影响,以及失活后的活性炭的再生方法,并对这种脱硫方法的应用前景进行了探讨。