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阐述活化热解活化法制备椰壳活性炭策略和机理设计

收藏本文 2024-03-28 点赞:10456 浏览:37797 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:活性炭因其具有发达的孔隙结构、大比表面积和强吸附能力,被广泛运用于国民经济各个行业。随着社会进展的与日俱增,活性炭的运用领域不断扩大,具有高吸附、多功能、强度大等综合优势的活性炭应运而生。活性炭的通常制备策略有着化学试剂用量大,三废污染高,能耗高,得率低,生产成本高,工艺复杂等不足,开发生产工艺简便,清洁节能的快速制备策略显得尤为重要。以椰子壳为原料,革新采取热解活化法,在不添加任何化学试剂或活化气体的条件下,制备出吸附性能优良的活性炭。本论文全面考察了活化温度、活化时间、升温速率、原料反应量以及原料颗粒度对活性炭的得率、吸附性能、比表面积、孔结构特点的影响;并探讨了热解活化制备活性炭的机理。为活性炭新的制备工艺提供基础数据和论述依据。探讨了以椰壳为原料,采取不添加任何活化剂的热解活化法,在活化温度为900℃,保温时间4h,升温速率为10℃/min的情况下,制得比表面积为994m~2/g的微孔发达的椰壳活性炭,其碘吸附值达到1295mg/g,亚蓝吸附值为135mg/g,该活性炭的得率为18.24%。N_2吸附结果表明活性炭的孔径集中分布于2nm附近,总孔容积为0.5039cm~3/g,其中微孔容积为0.4303cm~3/g,微孔率达85.39%。对该活性炭进行CO_2动态吸附实验结果表明,CO_2饱和吸附容量为56.61mL/g,优于市售椰壳活性炭。探讨了影响产品性能的热解活化因素:活化温度、活化时间、升温速率、原料反应量以及原料颗粒度。实验表明:随着活化温度升高,活化时间延长,活性炭的得率下降,亚蓝和碘吸附值增加,但是,活化温度过高,活化时间过长,导致孔壁坍塌、孔隙合并,使得吸附性能下降;在实验条件下,升温速率提升,活性炭的吸附性能增加;增加原料反应量和增加原料颗粒度,活性炭的吸附性能均有不同程度的下降。在不添加任何活化气体或化学试剂的情况下,热解活化制备吸附性能好的椰壳活性炭的机理可能是由于,热解活化历程中,原料分解释放出H_2O、CO_2、CO等,气体释放历程会形成一部分孔隙;这些气体作为活化剂对椰壳原料进行活化作用,反应器内部含有部分空气起到活化助剂的作用;高温下未炭化物芳构化,发生重排,形成石墨微晶,对孔结构有调整作用。关键词:活性炭论文椰壳论文热解论文活化论文机理论文

    摘要5-7

    Abstract7-15

    第一章 绪论15-31

    1.1 引言15-16

    1.2 活性炭制备和运用技术近况16-28

    1.2.1 活性炭及其功能概述16-18

    1.2.2 生物质原料热解技术和产物18-21

    1.2.3 活性炭的制备策略概述21-27

    1.2.4 椰子产业进展近况27-28

    1.3 课题提出的目的和作用28

    1.4 探讨目标、主要探讨内容及探讨技术路线28-30

    1.4.1 探讨目标28-29

    1.4.2 探讨内容29

    1.4.3 探讨技术路线29-30

    1.5 本论新点和特点30-31

    第二章 热解活化法制备椰壳活性炭及其性能表征31-51

    2.1 引言31

    2.2 实验部分31-36

    2.2.1 实验原料、药品与仪器31-32

    2.2.2 椰壳活性炭的制备32

    2.2.3 椰壳原料的浅析和椰壳活性炭的表征32-36

    2.3 结果与讨论36-49

    2.3.1 椰壳原料性能浅析36

    2.3.2 椰壳原料与椰壳活性炭的 TG-DTG 浅析36-39

    2.3.3 椰壳原料热解动力学浅析39-42

    2.3.4 椰壳活性炭的吸附性能测试42-43

    2.3.5 椰壳活性炭的 XRD 浅析43-44

    2.3.6 椰壳活性炭 N_2吸附结果44-47

    2.3.7 CO_2吸附性能浅析47-48

    2.3.8 热解活化条件对活性炭的影响48

    2.3.9 活性炭不同制备策略的比较48-49

    2.4 小结49-51

    第三章 热解活化条件对产品性能的影响因素探讨51-77

    3.1 引言51

    3.2 实验部分51-52

    3.2.1 实验原料、药品与仪器51

    3.2.2 椰壳活性炭的制备51-52

    3.3 结果与讨论52-76

    3.3.1 热解活化温度的影响52-58

    3.3.2 热解活化时间的影响58-63

    3.3.3 升温速率的影响63-67

    3.3.4 原料用量的影响67-71

    3.3.5 原料粒度的影响71-76

    3.4 小结76-77

    第四章 椰壳热解历程的活化机理探讨77-88

    4.1 引言77

    4.2 实验部分77-78

    4.2.1 实验原料、药品与仪器77

    4.2.2 椰壳活性炭的制备77-78

    4.3 结果与讨论78-86

    4.3.1 热解气体造孔78-83

    4.3.2 反应器内部空气对活性炭吸附性能的影响83-85

    4.3.3 高温结构重整对活性炭吸附性能的影响85-86

    4.4 小结86-88

    第五章 结论与讨论88-91

    5.1 结论88-90

    5.2 讨论90

    5.3 展望90-91

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