磁性活性炭的制备及Fe3O4对活性炭孔结构影响的研究

摘要

本文选择废弃杉木屑为制备原料，Fe3O4为磁性添加剂，ZnCl2为化学活化剂，在氮气保护或真空条件下，成功实现一步制备磁性活性炭。采用氮气吸附、XRD、SEM、FTIR和PPMS等手段及碘值、亚甲基蓝值的测试方法对磁性活性炭的结构及性质进行表征。
　　在氮气氛围下制备磁性活性炭，系统研究了活化温度、四氧化三铁添加量和活化时间对磁性活性炭产品的产率、孔结构、吸附性能及磁性能的影响。在该研究中，当温度为500℃，四氧化三铁添加量为10 wt％，活化时间为60min时，碘值达到926.611 mg/g，亚甲基蓝值高达327.508 mg/g，BET比表面积达到1818.1 m2/g，总孔体积达到1.079 cm3/g，中孔体积达到0.615 cm3/，比磁化系数为2.88×10-6 m3/g。因此该磁性活性炭不仅达到了磁选要求，还具有较高的比表面积和吸附性能。
　　在真空体系下制备磁性活性炭，系统研究了体系压力、活化温度、四氧化三铁添加量和活化时间对磁性活性炭产品的产率、孔结构、吸附性能及磁性能的影响。当体系压力为5 kPa，四氧化三铁添加量为8 wt％，活化温度为450℃，活化时间为60 min时，碘值达到840.090mg/g，亚甲基蓝值高达336.840mg/g，BET比表面积达到1701.9m2/g，总孔体积为0.979 cm3/g，中孔体积达到0.698 cm3/g，比磁化系数8.44×10-6 m3/g，故在真空下，中孔的发育更加完全。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 活性炭概述

1．1．1 活性炭的定义及其分类

1．1．2 活性炭的结构

1．1．3 活性炭的回收

1．2 磁性基础及四氧化三铁的简介

1．2．1 物体的磁化及性质

1．2．2 四氧化三铁的简介

1．3 活性炭及磁性活性炭的制备

1．3．1 制备活性炭的原料

1．3．2 活性炭的制备

1．3．3 磁性活性炭的制备

1．4 本课题选题意义与研究内容

2 实验部分

2．1 实验原料

2．2 实验仪器与实验试剂

2．3 磁性活性炭的制备

2．3．1 磁化剂的制备原理

2．3．2 制备工艺

2．3．3 实验装置图

2．4 磁性活性炭的表征

2．4．1 产率

2．4．2 气体吸附等温线

2．4．3 X射线衍射(XRD)

2．4．4 扫描电子显微镜(SEM)

2．4．5 傅里叶红外光谱(FT-IR)

2．4．6 碘吸附值

2．4．7 亚甲基蓝吸附值

2．4．8 磁性能

3 氮气氛围下制备磁性活性炭的研究

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 XRD图谱分析

3．2．2 表面形貌的分析

3．2．3 Fe3O4添加量的影响

3．2．4 活化温度的影响

3．2．5 活化时间的影响

3．2．6 表面官能团

3．3 结论

4 真空下制备磁性活性炭的研究

4．1 引言

4．2 结果讨论

4．2．1 XRD图谱分析

4．2．2 表面形貌的分析

4．2．3 体系压力的影响

4．2．4 Fe3O4添加量的影响

4．2．5 活化温度的影响

4．2．6 活化时间的影响

4．2．7 表面官能团

4．3 结论

5 结论

参考文献

攻读硕士期间主要学术成果

致谢