基于不同活化剂机械力化学法制备活性炭的研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:taorong19880903
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机械力化学作为一门新兴的学科,其主要通过研磨、剪切等方式引入机械能,从而引起表面产生化学键的断裂而产生不饱和键,自由电子、离子,造成晶格缺陷,使物质内能增高,处于不稳定的化学活性状态,从而降低反应体系的活化能。此外,在机械力化学作用过程中,在碰撞点局部产生极大的碰撞力,产生瞬间的局部高温,有助于晶体缺陷扩散和原子的重排。本文将机械力化学与活性炭制备相结合,充分利用利用机械力的化学效应而引起物质反应能力的变化,使木质等材料炭化、活化,从而制备出具有较高吸附性,较好环境相容性的活性炭。本文分别选取碳酸钾和醋酸钾为活化剂,采用机械力化学技术制备活性炭。采用单因素和相应面中心组合设计方法探讨了球磨时间、球磨温度、活化时间、活化温度和浸渍比对活性炭吸附性能的影响。得出最佳制备工艺条件:碳酸钾为活化剂时,具有较大碘吸附值活性炭的实验条件为活化温度800℃,球磨温度为180℃,活化时间为118min,球磨时间为19min,浸渍比为143%;获得具有较高亚甲基蓝脱色能力活性炭的实验条件为活化温度为800℃,球磨温度为180℃,活化时间为137min,球磨时间为:20min,浸渍比为138%。醋酸钾为活化剂时,获得具有较大碘吸附值活性炭的实验条件为活化温度800℃,球磨温度为180℃,活化时间为124min,球磨时间为18min,浸渍比为45%;而获得具有较高亚甲基蓝脱色能力活性炭的实验条件为活化温度800℃,球磨温度为180℃,活化时间为125min,球磨时间为19min,浸渍比为49%。采用红外光谱、比表面及孔径分析仪、环境扫描电镜(ESEM)表征了活性炭的孔结构及表面官能团。采用碳酸钾和醋酸钾为活化剂制备活性炭的红外光谱具有极高的相似度,说明这两种活化剂制备活性炭的表面官能团几乎相同。通过分析得出其表面含有羟基、酚羟基、羧基等含氧官能团。通过孔径及比表面分析可知,基于碳酸钾和醋酸钾活化不同条件制备活性炭的低温氮气吸附等温线均属于Ⅰ型,所制备的活性炭均主要以微孔为主,其中含有少量介孔存在,基于碳酸钾和醋酸钾活化制备活性炭平均孔半径分别为1.1和1.05nm左右。环境扫描电镜(ESEM)显示,两种活化剂制备活性炭表面孔结构比较规整。以碳酸钾和醋酸钾为活化剂制备活性炭为吸附剂,进行了苯蒸汽吸附动力学研究,探讨了不同活化剂及不同环境温度对苯蒸汽吸附动力学的影响。结果表明,机械力化学作用下制备的活性炭对苯蒸汽的吸附动力学可用拟二级模型进行较好的描述,其相关系数都大于0.999,且不同制备条件制备和不同环境温度对苯蒸汽吸附都表现出了比较相似的动力学行为。
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