低温一步法活性炭基脱硫剂的制备与评价

以木屑为原料,在低温条件下一步法制得活性炭基吸附剂,考察了吸附剂制备条件和液-固、气-固吸附条件对吸附剂脱硫性能的影响。结果表明,吸附剂的最佳制备条件为,浸渍液与木屑质量比为1：1,浸渍液中硝酸质量分率为30%、吸附剂表面NiO负载量为5%,常温下浸渍24 h,400℃焙烧3 h。该吸附剂在0.2 g吸附剂/10 mL模拟油、温度为40℃及时间为5 h的液-固吸附脱硫的条件下,脱硫率为28.36%,吸附四次后饱和吸附硫容量可达2.34 mgS/g;在气-固吸附温度为250℃、空速为6.3 h^-1的条件下,饱和吸附硫容量为2.37 mgS/g;高温气-固吸附脱硫对吸附剂的影响表明,与脱硫前相比,吸附剂在比表面积、总孔体积、微孔体积均有明显提高,这说明气-固吸附脱硫过程同时实现了活性炭的扩孔活化。甲苯溶剂再生实验表明,经五次再生后吸附剂的再生性能均可达90%以上。     

棕榈纤维制备活性炭纤维及其对水中三氯生的吸附研究

以棕榈纤维为原材料、磷酸为活化剂制备活性炭纤维,通过单因素实验和正交实验深入探讨反应条件对活性炭纤维吸附性能的影响,并确定最佳制备条件。系统研究三氯生在活性炭纤维上的吸附热力学、动力学以及溶液p H值对吸附的影响,并研究比较乙醇洗脱与加热煅烧法对吸附饱和后的活性炭纤维的再生效果。结果表明,磷酸溶液质量分数和碳化温度对活性炭纤维吸附性能影响较大,活化剂浸渍时间对其影响较小,活性炭纤维的最佳制备条件为:磷酸溶液浓度25%,碳化温度400℃,活化时间36h。所制备的活性炭纤维的BET比表面积为1358.478m~2/g、微孔面积为1240.131m~2/g、平均孔径为1.886nm。活性炭纤维对三氯生的吸附等温线符合Langumuir方程,吸附是放热反应。动力学研究表明,吸附反应符合准二级动力学方程,且在5h后基本达到平衡。随着p H值的升高,材料对三氯生的吸附量略有下降。乙醇洗脱和加热煅烧均可有效再生吸附饱和后的活性炭纤维。     

吸汞载银活性炭纤维和吸汞活性炭纤维的热脱附特性研究

70℃下分别对载银活性炭纤维(载银量14.07%)和活性炭纤维的片状吸附体进行气态汞吸附实验,测定出载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,分别为普通活性炭的48倍～192倍和7倍～29倍.采用热重分析法(TGA)研究了两种吸附剂汞饱和后的热脱附再生特性.结果表明,汞饱和载银活性炭纤维的汞脱附发生在100℃～650℃,在70 min内从50℃升温至650℃,才乏脱附率为94.73%;汞饱和活性炭纤维的汞脱附发生在100℃～230℃,在40 min内从50℃升温至350℃ ,汞脱附率为69.93%.扫描电镜分析发现,载银活性炭纤维因吸附汞而富集的银,经热脱附后变成均匀弥散于纤维表面的亚微米级和纳米级球状银颗粒;吸汞活性炭纤维经热脱附后物理吸附汞基本消失,而氧化汞颗粒反而变多,说明物理吸附的汞易于脱附,氧化汞难以脱附,同时在热脱附过程中存在金属汞向氧化汞的转化.     

乙酸丁酯废气在活性炭上的吸附和脱附行为研究

对4种商品化活性炭进行了SEM、N_2低温物理吸附等分析表征,结合吸附穿透曲线、饱和吸附量等筛选出适用于乙酸丁酯废气吸附的活性炭(编号为AC4)。分别研究了空塔气速、废气湿度等对吸附过程的影响,同时测定了25℃、40℃和60℃下不同进气浓度的饱和吸附量,并采用Langmuir和Freundlish等温吸附方程对实验数据进行拟合,结果表明,langmuir等温吸附方程能更好地描述乙酸丁酯废气在活性炭上的吸附。采用热空气脱附法对活性炭进行再生并回收乙酸丁酯,设计出在空气流速为0.2m/s时,先在140℃下脱附1.5h,然后在170℃下脱附1.5h的脱附再生工艺。在此条件下,乙酸丁酯脱附率达97.99%,回收率达89.51%。     

烟气脱硫活性炭微波再生特性的实验研究

研究了烟气脱硫活性炭的微波再生特性。通过扫描电镜、N₂吸附、元素分析、Boehm滴定表征微波再生对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,分析微波再生对活性炭吸附烟气中SO₂的影响规律。结果表明,微波再生功率越高,SO₂再生曲线越窄,峰值浓度越高,有利于载硫活性炭的解吸和高浓度再生气的获取。微波再生对活性炭起到了活化作用,使活性炭的孔结构变狭长。随着微波再生功率的提高,活性炭的微孔比表面积、微孔孔容增加,酸性官能团含量上升,碱性官能团含量下降。100 W再生后,活性炭再生不完全,残留的H₂SO₄影响了活性炭的吸附,活性炭的SO₂吸附性能下降。200、300、400 W工况下,活性炭的SO₂吸附容量均得到提高,且随着再生功率的提高,活性炭的碱性官能团含量上升,微孔比表面积、微孔孔容增加,SO₂吸附性能逐渐增强。     

微波再生对活性炭循环吸附SO_2的影响

研究了脱硫活性炭的微波再生及其对烟气中SO2的循环吸附特性。通过扫描电镜、N2吸附、元素分析、Boehm滴定等表征了微波再生对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,分析了微波再生对活性炭循环吸附烟气中SO2的影响规律。结果表明,微波再生是脱硫活性炭再生的有效手段,在合适的再生功率下,经过多次循环吸附/再生后,活性炭仍然保持较高的吸附容量,吸附17次后再生活性炭仍然高于原始活性炭,但同时由于再生过程中存在C与H2SO4的反应,活性炭存在明显的烧失现象。初次再生后,活性炭的表面酸性官能团在高温下基本完全分解,碱性官能团含量上升,活性炭的SO2吸附容量明显提高;多次吸附/再生循环后,再生反应起到了活化的作用,使活性炭的孔结构变狭长,微孔比表面积和微孔容积呈上升趋势,同时酸性和碱性官能团基本保持稳定,活性炭的SO2吸附容量逐渐增加。     

改性蓝藻基活性炭的制备及常压下对CO_2的捕集性能

以蓝藻为前驱体,采用KOH活化法制备了一系列蓝藻基活性炭;探讨了活化时间、活化温度以及碱炭比等活化参数对其孔结构的影响;进一步分别用HNO_3,HPO_4和NH_3·H_2O进行二次改性,制备了N或P原子掺杂的改性蓝藻基活性炭,研究了不同改性活性炭在25℃和1.01×10~5Pa条件下对CO_2的吸附捕集性能.结果表明,KOH活化的最佳活化时间为2 h,活化温度800℃,碱炭比为2.样品ACK-2-8在该条件下对CO_2的吸附量达到3.85 mmol/g.二次改性后的样品ACK-2-8-1,ACK-2-8-2和ACK-2-8-3对CO_2的吸附量分别高达4.41,3.97和4.63 mmol/g.N的掺杂有利于CO_2的吸附捕集.多批次重复再生实验结果表明,本材料对CO_2吸附再生具有较稳定的重复利用性.     

孔结构对活性炭吸附水溶液中铅离子的影响

选取三种表面化学性质相近的活性炭(AC),通过等温吸附实验考察活性炭对水溶液中铅离子的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察活性炭的表面微观形貌,通过低温(77 K)液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容,并分别以密度泛函理论(DFT)和Barrett-Joyner-Halenda (BJH)法计算微孔和中孔的孔径分布.结果表明:选用的三种活性炭AC1、AC2、AC3在比表面积和总孔容上呈依次下降的趋势,但表面开放孔均匀分布的AC2,具有最高的饱和吸附量,孔结构类似颗粒堆积孔的AC3,具有与表面开放孔分布集中的AC1相近的饱和吸附量;通过对孔结构与吸附量的关联分析可知,在活性炭吸附铅离子的过程中, 0.4-0.6 nm的孔是有效吸附孔, 10.5-20.6 nm、20.6-55.6 nm、5.2-10.5 nm三个区间的孔则会对吸附产生阻碍作用.     

复合型胺基吸附纤维及其对二氧化碳的吸附性能

将聚乙撑亚胺固化在玻璃纤维上,制得胺基吸附纤维.系统考察了不同原料比例下该吸附纤维的化学结构性能、热稳定性能及交换容量,测定了该吸附纤维的吸水率,在饱和水蒸汽和干燥条件下对CO2的吸附性能,以及作为CO2气体吸附材料的重复使用及再生性能.研究表明,适当的交联剂用量可使该吸附纤维250℃左右仍保持热稳定.该吸附纤维具有较高的交换容量,最高可达到3mmol/g以上;在饱和水蒸汽环境中,该吸附纤维对二氧化碳的吸附量可达20wt%以上,但吸附量随着交联程度的提高而减低.该吸附纤维具有良好的重复使用及再生性能,经再生使用后,吸附纤维对湿态CO2的吸附量变化不大.     

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。