活性炭內(nèi)礦物質(zhì)的影響
礦物質(zhì)對煤質(zhì)活性炭物理化學(xué)和吸附性能的影響，通過直接和物理活化的褐煤獲得了一系列新的活性炭吸附劑，其特征是礦物質(zhì)含量高。測試了活化程序?qū)Χ嗫捉Y(jié)構(gòu)發(fā)育，酸性和堿性表面團產(chǎn)生的影響以及對液體和氣體污染物制備的活性炭的吸附性能。并研究礦物質(zhì)存在對其對二氧化氮和硫化氫所代表的氣態(tài)污染物的物理化學(xué)和吸附性質(zhì)以及由亞甲基藍和碘代表的液體雜質(zhì)。
煤質(zhì)活性炭獲取
起始的原始樣品由褐煤制備，其特征是高灰分含量〜18wt%。將前體(B)研磨并篩分至2-4mm的粒度，分成兩部分，并進行兩種不同的處理：(1)用二氧化碳(BA樣品)直接活化起始煤和(2)熱解的原料，隨后用二氧化碳進行物理活化(BPA樣品)。
前體的直接活化是在電阻爐加熱的石英管式反應(yīng)器中，溫度為850℃，二氧化碳流以250ml / min的流速進行45分鐘。起始材料的熱解在氬氣流下以170ml / min的流速進行。將一部分前體(約15g)從室溫加熱(10℃/ min)至最終的700℃的熱解溫度并保持30分鐘。之后，將流過反應(yīng)器的氣體切換成二氧化碳，將得到的炭在900℃，二氧化碳流以250ml / min的流速下進行物理活化45分鐘。為了檢查活性炭中存在的礦物質(zhì)對物理化學(xué)和吸附性質(zhì)的影響，一部分活性炭用熱濃鹽酸(D)進行軟化3小時。脫礦階段后，用熱蒸餾水洗滌樣品直至不含氯離子，并在110℃干燥24小時。
活性炭的結(jié)構(gòu)參數(shù)
更具活性炭成分數(shù)據(jù)分析表1表明，褐煤的直接和兩階段活化都不能有效地發(fā)展表面積和多孔結(jié)構(gòu)。制備的活性炭的表面積在407和436m 2 / g之間變化，而總孔體積在0.34和0.39cm 3之間變化/G。制備的材料的差的結(jié)構(gòu)參數(shù)背后的主要原因可能是非常高含量的無機物質(zhì)，其可以沉積在孔中，從而阻止被吸附物分子進入較小的孔。兩種活性炭的多孔結(jié)構(gòu)都包括微孔的介孔比例高的微孔，其總孔容積的低微孔貢獻，平均孔徑相對較高，以及氮吸附等溫線和孔徑分布如圖1和2， 分別。根據(jù)IUPAC分類，獲得的BA和BPA樣品的等溫線接近I型，具有接近微孔范圍的微孔和介孔材料的特征。然而，廣泛的滯后環(huán)(H4型)證明存在較大直徑的孔。從孔徑分布曲線的過程來看，這些主要是直徑范圍從2到15nm的介孔。
活性炭對二氧化氮和硫化氫的吸附能力有利于對酸性天然氣污染物進行吸附研究的主要前提是活性炭結(jié)構(gòu)中礦物質(zhì)含量高，堿性表面官能團數(shù)量多，根據(jù)以前的文獻報道，對去除這種類型的污染。為了驗證這一假設(shè)，制備的所有材料都經(jīng)過四種變體的吸附試驗。
上述結(jié)果證實，礦物質(zhì)含量高的褐煤可以成功地用作廉價活性炭的前體，對酸性特征(特別是二氧化氮)氣體污染物以及亞甲基藍和無機物的吸附能力非常好大小與碘分子大小相似的分子污染物。如結(jié)果所示，NO 2和H 2的有效性S從氣體通量中去除，首先取決于吸附條件。已經(jīng)證明，通過吸附劑的氣體的混合物中的吸附劑床的初步潤濕以及蒸汽的存在顯著增加了去除的污染物的量。此外，通過鹽酸對制備的活性炭進行脫礦質(zhì)，顯著降低了其吸附有毒氣體的能力，同時提高了從液相中除去雜質(zhì)的效率。
本文作者：董帝豪
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