磷酸活化法核桃壳活性炭的结构与性能研究

发布时间：2017-09-02 23:04

  本文关键词：磷酸活化法核桃壳活性炭的结构与性能研究

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【摘要】：活性炭具有巨大的比表面积和发达的孔隙结构,是一种应用广泛的吸附材料。它的吸附性能和结构性质与制备工艺有着十分紧密的关系,因此通过改变工艺条件探究提高活性炭性能的方法一直是活性炭研究工作的重点。本文以核桃壳为原料、磷酸为活化剂,通过改变浸渍方式和在活化剂中加入不同的添加剂,研究了负压与普通静置的组合浸渍、搅拌与普通静置的组合浸渍对核桃壳活性炭亚甲基蓝吸附值、碘吸附值和机械强度的影响,采用氮气吸附脱附曲线分析了活性炭的比表面积和孔容孔径,分析热解过程以及观察孔隙形貌。研究表明,在2h的处理时间内,随着负压浸渍与搅拌浸渍时间的延长,核桃壳活性炭的碘吸附值都是先增大后减小,亚甲基蓝吸附值的变化规律则不同,机械强度都有所降低。随着负压时间的增加,活性炭的微孔容积先增加后减小、中孔容积逐渐增加、比表面积逐渐增加,在负压2.0h时分别达到0.5786 ml/g、0.148 ml/g和1210.0m2/g。随着搅拌时间的增加,活性炭的微孔容积、中孔容积和比表面积都表现出先增加后减小的变化趋势,在搅拌1.0h时活性炭分别为0.6192 ml/g、0.170 ml/g和1253.5 m2/g。在磷酸溶液中添加正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、柠檬酸、柠檬酸钠、硼酸、糖精对核桃壳进行浸渍处理,所得活性炭的吸附性能和机械强度都有不同程度下降。柠檬酸钠能提高活性炭的中孔含量和比表面积,硼酸使活性炭中孔含量增多、微孔含量减少,糖精使活性炭的微孔和中孔含量都减少。不同浸渍处理方式对核桃壳热解过程的影响不明显,而在磷酸浸渍液中加入不同添加剂后,核桃壳热解过程的变化主要体现在热解失水阶段。核桃壳活性炭的孔结构是由胞状炭体以及炭体壁上不同程度分布的孔洞组成,不同浸渍方式和在活化剂中加入添加剂不会改变核桃壳活性炭的微观形貌。
【关键词】：活性炭 磷酸活化法 浸渍方式 添加剂
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ424.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 背景及应用9-11
• 1.1.1 研究现状及应用9-10
• 1.1.2 研究背景及意义10-11
• 1.2 活性炭的性质11-13
• 1.2.1 孔结构11-12
• 1.2.2 表面官能团12-13
• 1.3 活性炭的表征13-17
• 1.3.1 吸附性能13-15
• 1.3.2 比表面积15
• 1.3.3 孔容积与孔径15-16
• 1.3.4 其他检测表征方法16-17
• 1.4 活性炭的制备17-22
• 1.4.1 制备原理17
• 1.4.2 主要制备方法17-22
• 1.5 选题依据及研究内容22-24
• 1.5.1 选题依据及目的22-23
• 1.5.2 研究内容及方法23-24
• 第二章 实验材料及方法24-30
• 2.1 实验用品24
• 2.2 主要仪器和设备24-25
• 2.3 磷酸法核桃壳活性炭的制备25-26
• 2.3.1 制备流程25-26
• 2.3.2 制备过程的调节方法26
• 2.4 活性炭性能的表征26-30
• 2.4.1 亚甲基蓝吸附值26-27
• 2.4.2 碘吸附值27-28
• 2.4.3 强度测定28
• 2.4.4 热重分析28
• 2.4.5 氮气吸附脱附曲线分析28-29
• 2.4.6 X射线衍射分析29
• 2.4.7 微观结构分析29-30
• 第三章 浸渍方式对活性炭性能的影响30-46
• 3.1 浸渍方式对活性炭的影响30-36
• 3.1.1 吸附性能30-32
• 3.1.2 机械强度32-36
• 3.2 孔结构分析36-42
• 3.2.1 比表面积和孔结构参数36-39
• 3.2.2 孔径分布39-40
• 3.2.3 孔隙形貌40-42
• 3.3 热解过程42-45
• 3.3.1 核桃壳原料42-43
• 3.3.2 普通浸渍43-44
• 3.3.3 负压浸渍与搅拌浸渍44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 添加剂对活性炭性能和结构的影响46-60
• 4.1 添加剂对活性炭性能的影响46-49
• 4.1.1 吸附性能46-48
• 4.1.2 机械强度48-49
• 4.2 N_2等温吸附脱附曲线49-55
• 4.2.1 比表面积和孔结构参数49-51
• 4.2.2 孔径分布51-53
• 4.2.3 孔隙形貌53-55
• 4.3 添加剂对活性炭微晶形成的影响55-57
• 4.3.1 X射线衍射55-56
• 4.3.2 微晶参数56-57
• 4.4 热解过程57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 研究生期间发表的学术成果67

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本文编号：781387