采用超临界水活化与水蒸汽活化工艺由果壳制备活性炭的对比研究

《采用超临界水活化与水蒸汽活化工艺由果壳制备活性炭的对比研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、·采用超临界水活化与水蒸汽活化工艺由果壳制备活性炭的对比研究蔡琼黄正宏康飞宇清华大学材料科学与工程系北京100084摘要以松子壳核桃壳和榛子壳为原料分别采用超临界水直接活化和水蒸汽活化在650活化制备活性炭利用氮吸附法表征活性炭样品的孔结构对比研究了两种活化工艺对所制备活性炭性能的影响结合三种果壳的热失重行为以及在扫描电镜SEM下观察到的果壳和活性炭的微观结构探索了果壳本身的性质对最终制备得到的活性炭的孔结构所起的决定性作用研究结果显示松子壳适于水蒸汽活化制备微孔活性炭榛子壳适于超临界水活化制备具有一定中孔率的活性炭核桃壳适于水蒸汽活化制备中孔发达的

2、活性炭活化前的炭化过程有助于在活性炭中得到发达的孔隙结构关键词活性炭超临界水活化水蒸汽活化孔结构1前言法在两步活化中碳质原料在惰性气氛下热解得到具有一定初始孔隙率的炭基体随 活性炭是具有发达的孔隙结构巨大的后在氧化性气氛下二氧化碳或水蒸汽活比表面积和优良的吸附性能的含碳物质它化使比表面积和孔隙得到进一步发展把单具有使物质在其孔隙内积聚保持并进行反独的炭化步骤省略后两步活化可以合并为应的能力同时保持物理化学上的稳定性一步活化一步活化可以在较低的温度下进耐腐蚀[1]这些优良的性能使活性炭被广泛行因此可以降低能耗···缩短活化时间[3]用作吸附分离材料催化

3、材料电子能源材采用物理活化制备活性炭时要得到较高的料和生物材料尤其是在催化剂载体超级中孔率需要提高活化烧失率进行深度活电容器生物医学工程等新型应用领域中化但深度活化导致活性炭的强度降低如要求活性炭不仅具有巨大的比表面积还要有发达的中孔[2]果采用添加造孔剂的化学活化方法来制备中孔占优的活性炭因增加了工艺步骤而提 活性炭巨大的比表面和发达的孔隙结高了活性炭的成本而且这些添加剂容易对 构是碳质材料经过炭化和活化的结果而活环境造成污染人类社会正努力向最优生化反应是影响活性炭纳米孔空间最直接作产最优消费和最少废弃的现代可持续发用最明显的过程目前制备活性炭的活

4、化方展的生态循环型经济社会转变材料的加法主要有物理活化和化学活化两种通常使工和制备技术应以遏制污染减轻材料的环用的物理活化方法有一步活化和两步活化基金项目国家自然科学基金No.50172028通讯作者康飞宇E-mailfykang@mail.tsinghua.edu.cn作者简介蔡琼1978-女云南弥勒人硕士研究生主要从事多孔炭孔结构控制的研究Emailcai-q01@mails.tsinghua.edu.cn···境负担即减少对能源和原材料的耗费为化中的行为探索超临界水和水蒸汽在活化目的[4]这些问题促使我们寻求一种新的活过程中对天然果壳原料形成炭

5、的多孔结构的影响以便于利用天然原材料制备中孔发 性炭制备和孔结构控制技术达的活性炭超临界水具有特殊的溶解度易改变的密度较低的粘度较低的表面张力和较高2实验的扩散性在许多方面都有广泛的应用前景2.1原料[5]关于超临界水活化制备活性炭的研究尚由市售的核桃榛子松子去果仁后分处于起步阶段西班牙的F.Salvador等利用别得到核桃壳榛子壳和松子壳洗去附着超临界水活化木炭得到了一些有益的结的果皮后在真空干燥箱中于110干燥8h果在超临界状态下炭水反应速度加快木炭得到均匀活化所制备的木质活性炭灰分含量低且对大分子物质的吸附能力增强[6]但是关于超临界水与炭活化

6、反应的动力学反应的选择性以及所制备多孔炭的纳米后破碎至粒度为2mm4mm2.2样品的制备每次活化用原料为7.0g超临界水活化以3/min升温到650当温度达到200时启动平流泵设定进水流速为2.5mL/min开始进水同时通孔空间形成规律及机理还没有进行深入的 过背压压力手柄控制压力为32MPa活化3h探索后停止进水炉体自然冷却至室温得到由于在很多领域中对活性炭需求量的 所需样品日益增加降低活性炭的成本发掘适于制备活性炭的原料也是目前活性炭制备过程传统水蒸汽活化在N2保护下以5/min的升温速率加热到650N2流量2流量中需要解决的一个问题用天然材料来

7、制备为200mL/min,通入过热的水蒸汽(水流速为0.2mL/min)活化3h得到样品多孔炭既可以降低活性炭的生产成本又2.3样品测试可以达到废物利用的目的这些天然原料包 所有样品的比表面和孔结构的信息通括植物类的木材及其锯屑果物核壳如椰 过ASAP2010Micromeritics氮气吸附仪子壳核桃壳杏核等含碳的农业副产 在77K下进行氮气等温吸附获得比表面积品如稻壳稻草甘蔗渣糠醛渣油棕 由BET法得出[9]总孔容由相对压力壳等等以及属于矿物类的褐煤烟煤 P/Po=0.99时的氮气吸附量转换为液氮体积无烟煤石油残渣石油焦炭等[7]由于原 得到[1

8、0]氮气液态的密度为0.808g/cm3微料种类的不同生产工艺产品性能也不尽 孔孔容和微孔表面积由t-plo