【正文】 aper, pecan shells as raw material, phosphoric acid activation prepared pecan shell activated carbon biomass legal system to investigate the activation temperature using single factor, activation time, the impact of the activator concentration on activated carbon adsorption value of methylene blue, iodineadsorption value, and activated carbons were characterized. Furthermore done adsorption of methyl orange applications. Experimental results show that the concentration of phosphoric acid 5molL1， pH 為 4，吸附時間為 120min，投加量為 。g1， 國標木質凈水用活性炭 二級標準。 上述條件制備的活性炭碘值 mg 實驗結果表明，在磷酸濃度為 5 mol 第 I 頁 摘要 本文以山核桃殼為原料，采用磷酸活化法制備了山核桃殼生物質活性炭，采用單因素法考察了活化溫度、活化時間、活化劑濃度對活性炭亞甲基蘭吸附值、碘吸附值的影響，并對制備的活性炭進行了表征。進而做了對甲基橙的吸附性應用。L1，活化溫度 400℃ ，活化時間為 1h 的條件下，所制備的活性炭性能最優(yōu)。g1，亞甲基蘭值 mg 對甲基橙吸附實驗表明，核桃殼活性炭吸附水中甲基橙最佳條件 為：甲基橙濃度為 500mg 綜上，本文以山核桃殼作為原料，磷酸作為活化劑，制備出了低能耗、高吸附性能的環(huán)境友好型活性炭，對染料吸附性能優(yōu)良，有望成為新一代的活性炭產品。L1, activation temperature 400℃ , activation time of 1h under the conditions of the preparation of activated carbon optimal performance. Activated carbon iodine value above conditions prepared g1, close to the two products. Methyl orange adsorption experiments showed that walnut shell activated carbon adsorption of methyl orange optimum conditions were: methyl orange concentration of 500mg 第 III 頁 目錄 1 緒論 (1) 石油副產品 (1) 生物質 (1) 活性炭制備方法 (1) 物理活化法 (1) 化學活化法 (2) 化學物理活化法 (3) 國內外活性炭的研究進展及發(fā)展趨勢 (7) 論文研究背景及意義 (8) 2 實驗部分 (10) 活化時間對活性炭制備的影響 (10) 活性炭質量表征方法 (12) (12) 活化劑濃度的影響 (13) 活化時間的影響 (14) 本章小結 (16) 影響核桃殼活性炭吸附的因素 (16) 溶液初始 pH (18) 吸附等溫線 (19) 本章小結 (22) 參考文獻 (23) 致謝 (26) 第 1 頁 1 緒論 活性炭制備原料 煤炭原料是制造活性炭的重要原料。其中 ,成煤時間短的無煙煤、弱粘煤、褐煤及泥煤等都是制造活性炭的優(yōu)良原料。 石油副產品原料主要指石油煉制過程中的含碳產品及廢料。 1990 年代初期 ,中國科學院山西煤炭化學研究所采用灰分、雜質含量低 (%)的石油系瀝青為原料 ,采用 KOH化學活化法 ,制備出比表面積為 3600 m2 生物質原料有殼、木屑、樹皮、核桃殼、果核、棉殼、稻殼、竹子、咖啡豆梗、油棕殼、糠醛渣及紙漿廢液等 [1~2]。其中 ,椰子殼、核桃殼為最優(yōu) ,但由于原料有限 ,制約了其發(fā)展。 炭化的主要目的是去除原材料中在炭化溫度下易揮發(fā)的成分或能夠分解的物質，得到適合活化的孔逸結構和具有一定機械強度的炭化料。 物理活化法的研究主要集中在活性炭制備與活化劑用量、活化時間、活化溫度之間的關系，優(yōu)化活化工藝條件。g亞甲基藍吸附值為 180mgg1。min活化時間為 4h、活化溫度為 900℃時制備的活性炭的產率為 24%、碘吸附值為 1428 mgg總孔容為 g1，且以 第 2 頁 2nm以下的微孔為主，產品性 能達到了雙層電容器專用活性炭標準。 化學活化法是利用活化劑刻蝕炭顆粒的內部結構，形成大量的微孔、中孔和大孔 [13,19]。根據(jù)活性炭用途的不同，可通過選擇不同的活化劑，制備所需孔徑 、結構的活性炭， 例如氫氧化鉀活化是產生新微孔，而磷酸或磷酸鹽活化主要產生中孔。目前常用的活化劑有堿金屬、堿土金屬的氫氧化物、無機鹽類以及酸，應用較多且較成熟的化學活化劑有氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、氯化鋅和磷酸等 [13,20]。min1，活化溫度為 750℃ ，降溫后取出樣品，在10%的鹽酸溶液中浸泡 24h 后用去離子水清洗至中性，再在 100℃下烘干。g孔容為 g 氯化鋅活化法是將原料在一定濃度的氯化鋅溶液中浸漬一段時間，在適宜條件下進行炭化、活化，是比較成熟的活性炭制備工藝。由于氯化鋅具有較強的脫羥基和 脫水的作用，在高溫下產生的水蒸氣能夠與原料炭化體作用，從而產生不同的孔道結構。李冰等 [24]以長柄扁桃殼為原料、氯化鋅為活化劑，通過正交實驗得出最佳活化工藝條件為：氯化鋅溶液的質量分數(shù) 50%、活化溫度 600℃、活化時間 90min。 g亞甲基藍吸附值為 165mgg累 計孔容為 化學物理活化法是在原料中加入一定比例的活化劑進行改性浸漬處理，然后加工成型，經(jīng)過炭化和活化，制備具有特殊性能的活性炭 [10]。根據(jù)活性炭用途的不同，化學物理活化法可以通過改變浸漬條件，制得所需孔徑分布的活性炭。 微波活化法 微波加熱是通過物質內部粒子與高速交變的電磁波相互作用，使電磁能轉變?yōu)闊崮堋? 康琴琴等 [27]以核桃殼為原料、以碳酸鉀和氯化鋅為活化劑，采用微波活化法制備了以 1~10nm 孔徑為主的活性炭，在微波功率為 600w、輻照時間為 6min、劑料比為 1:2 時，制得的 核桃殼活性炭比表面積為 g1，對雙酚 A 的吸附容量遠遠大于商業(yè)活性炭。 國內外活性炭的研究進展及發(fā)展趨勢 、無公害化制造技術 歐美等發(fā)達國家在活性炭制造技術方面已完成大型化、自動化、連續(xù)化、無公害化制造體系 ,如美國的卡爾崗公司、維斯特維公司、荷蘭的諾力特公司、年產活性炭均超過萬噸 ,員工僅 100 多人。如美國、日本的活性炭產品品種達到數(shù)百種。美國磷酸法生產活性炭 ,磷酸消耗在 20% (每噸活性炭的酸耗 )以下 ,生產環(huán)境清潔。 活性炭原料的預處理包括脫灰和預氧化 [28~34]。通過對原料脫灰預處理 ,能顯著傳統(tǒng)化學法術結合化學洗滌法 ,可獲得灰分為 1%的精煤 ,但是成本相對較高。研究表明 ,氧化預處理可獲得煤質活性炭比表面積 3000m2g1,亞甲基藍吸附值 300mgg1 的性能 ,對于木質活性炭的亞甲基藍吸附值可達到 760 mg 當利用物理活化法制備超級活性炭時 ,添加催化劑進行催化活化可成倍提高反應速率 ,降低活化溫度 ,并且孔徑分布集中。mol1降低到 161~169 kJ日本專利采用過渡金屬元素作催化劑 ,不僅減少了反應時間 ,而且獲得 第 4 頁 比表面積達到 2500~3000m2但過快的反應速度可能會 使微孔壁面被燒穿 ,破壞微孔結構 [32~34]。美國、日本 有利用硅凝膠微粒 (75~147μm,比表面積 470m2,孔徑 nm)作為模板 ,制成比表面積 1100~2 000 m2利用模板法制備活性炭的優(yōu)點是可以通過改變模板的 方法控制活性炭的孔分布 ,但該方法的缺點是制備工藝復雜 ,需用酸去掉模板 ,使成本提高。國外研究技術顯示用 H3PO4 和 CO2 聯(lián)合活化木質材料 ,先用 H3PO4 在 85℃ 下浸泡木質原料 2 h,然后在 450℃ 下炭化 4 h,再用 CO2 在 825℃ 下部分氣化 ,結果獲得了比表面積達 3700m2今后 ,隨著各項新技術的交叉使用 ,傳 統(tǒng)的活性炭生產工藝與新的技術相結合形成新的生產工藝 ,有針對性地研制具有特殊吸附性能的活性炭將成為重要的研究方向之一。幾乎大部分行業(yè) ,包括化工、電力、環(huán)保、原子能、國防、航天等科學領域 ,以及人類日常生活都在不同程度地利用活性炭。例如 ,在利用活性炭作為吸附劑時 ,增加其吸附以外的功能 ,進一步提高使用效果 ,如催化作用、電化學作用。 高比表面積活性炭與儲氫合金構成的復合材料 ,可在比較溫和條件下儲存氫氣或其與天然氣的混合物 ,利用變壓吸附法可有效分離氣體 ,煉油廠的催化干氣中含有大量氫氣 ,采用高比表面積活性炭為吸附劑的變壓吸附工藝可在 1. 0MPa 以下的較低壓力下將干氣中的氫氣回收 。德國、美國、以色列等國利用球形活性炭的動態(tài)飽和吸附特性及可多次重 復再生特性合作開發(fā)出新型織物 ,且已被用于制造全身型透氣式防護服、抗皺內衣、飛行服和消毒衣等?；钚蕴靠梢蕴砑佣喾N化學吸附劑制成復合材料 ,可以根據(jù)需要賦予各種化學吸附性 第 5 頁 能。（ 2）電廠排煙脫硫用負載型活性炭 [38]： 煤和石油的使用都造成硫的排放 ,而對其引起的全球的硫污染的防治已經(jīng)成為大氣污染防治的一個重要內容。該方法將金屬離子通過離子交換或絡合方式引入到木質或煤表面 ,然后對其進行炭活化。（ 3）油汽回收專用活性炭：研究表明 :燃油揮發(fā)物 (油汽 )已經(jīng)成為空氣的重要污染源之一 ,據(jù)測定 ,油氣揮發(fā)物 造成的污染占汽車總污染的 30%~40%,占尾氣污染的 60%~70%[39]。 20xx 年該公司煉油廠裝油站臺外運汽油約 106t， 共回收汽油 288t 按可比價格折合資金為 150 萬元 (汽油按 20xx 年銷售均價 5225 元 /t 計算 ),經(jīng)濟效益相當可觀。因此 ,在當今能源日益緊張和環(huán)保排放標準越來越嚴格的情況下 ,活性炭吸附 解吸油氣回收技術在全國石油石化企業(yè)具有更廣闊的推廣前景?；钚蕴肯鄬Ρ容^廉價 ,所以活性炭在有機溶劑的吸附中被廣泛應用。活性炭制品具有吸附性能好、流體阻力小的特點 ,吸附揮發(fā)的有機溶劑氣體達飽和的活性炭 ,而后可以用流化床洗脫。傳統(tǒng)方法是以空氣低溫精餾為基礎 生產純度為 99. 9%氧氣。目前 ,國外已有公司利用化學蒸氣沉積 (CVD)調節(jié)孔徑 ,制成活性炭的孔徑分布窄而均勻的具有分子篩性能的炭分子篩 ,通過變壓變溫吸附解吸裝置 ,對空氣中的氧氣、氮氣進行分離富集 ,得到高純度氣體 [41]。其中水處理方面的應用是活性炭最廣泛的市場。因此 ,活性炭在水處理方面的應用將是本世紀活性炭應用增長最快的領域，例如：重金屬回收用活性炭也是目前國際市場上暢銷的活性炭產品 ,售價較高。如對于 Ag+、 Pd2+、 Cd2+、 CrO4等離子的吸附率可達85%以上。海水中有多種貴金屬和稀有金屬 ,進行精選利用可產生非?？捎^的經(jīng)