试析椰壳基微孔活性炭制备与表征研究

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1、天津大学博士学位论文椰壳基微孔活性炭制备与表征研究姓名：苏伟申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：周理20030701中文摘要椰壳具有优良的天然结构，是制备活性炭的好材料。本文研究以椰壳为原材料，制备微孔活性炭的有效方法。首先采用一种无活化剂方法制备微孔活性炭。在椰壳热解过程中，突然节流膨胀，依靠气流冲击作用改善椰壳组织结构、促进活性炭微孔的形成与发展。实验表明，选用适宜制各条件可以使活性炭比表面积达到500m2倌，并且孔径均一。在椰壳热解过程中，加入低浓度氧气氧化，同样可以促进活性炭微孔形

2、成，活性炭比表面积可超过700m2／g，孑L径分布很窄，平均孔径小于1nm。氧化时间、氧化温度和氧气浓度是影响活性炭性能的三个主要因素。以越南进口椰壳炭化料为原材料，分别采用KOH、水蒸气和一种复合型活化剂来制备活性炭。研究表明，以水蒸气为活化剂时，可以在一甄个小时活化时间内，使活性炭比表面积达到1500m2／g，继续活化，比表面积则很难有进一步提高。采用KOH活化可以得到高比表面积活性炭，活化时间、活化温度、碱碳混合比例和碱碳混合方式是影响活性炭性能的主要因素。复合型活化制备工艺简单、无污染，

3、与二氧化碳活化相比，其活化时闾大大缩短。中试规模研究证实了这种方法的可行性。选用几种有代表性活性炭，利用吸附数据表征其比表面积和孔径分布。结果表明，BET法可以计算一些较大尺寸微孔活性炭的比表面积；DRK法也可以估算微孔活性炭比表面积，但是仍有较大局限性。提出了一种简单、有效的孔径分布计算方法。与D．Cazorla—Amoros计算孔径分布方法相比，该方法有了较大改进，主要表现在选取的局部等温线更为合理、准确；考虑了吸附相密度在孔内分布；能够计算出过剩吸附量，可以直接拟合实验数据。本研究中制各出

4、的高比表面积活性炭对甲烷具有较强的吸附能力，而在常温下，对氢气的吸附量较低。活性炭对甲烷和氢气的吸附不仅受孔体积影响，还与其孔径分布密切相关。关键词：活性炭制备椰壳高比表面积孔径分布ABSRACTCoconutshellissuitableforpreparingmicroporousactivatedcarbonsduetoitsexcellentnaturalstructureandlOWashcontent．V打iousmethodshavebeenusedtoproducemicropo

5、rousactivatedcarbonfromitAnewmethodofpreparingmicroporousactivatedcarbonfromCoconutshellwithoutusinganyactivatingagentwaspresented．Inthismethod，theproducedactivatedcarbonhasaverynarrowporesizedistribution，andthesurfaceareaislargerthan500m‘／g．Inanothe

6、rprocessofproducingmicroporousactivatedcarbon，coconutshellwasoxygenatedat350-850℃forseveralhours，thenheatedininertenvironmentto850。C．Bythisprocedure，activatedcarbonswithsurfaceareaabove700m2／garemanufactured，andtheaverageporesizeofthecarbonissmallert

7、hanlnm．Theeffectofprocessvariablessuchasoxygenationtemperature，oxygenationtimeandoxygenconcentrationwasstudiedinordertooptimizethosepreparationparameters．Aseriesofactivatedcarbonswerepreparedfromcoconutshellbytheactivationwithsteam，KOHandamixtureofac

8、tivatingagents．Itisdifficulttogetthecarbonofhighsurfaceareawithsteamasallactivationagent．ActivatedcarbonswithhighsurfaceareacallbeobtainedwithKOHasactivationagent．Activationtime，activationtemperatureandimpregnationratioarethreeimportantparametersthat