磷酸活化法核桃壳颗粒活性炭的制备工艺优化及改性研究

摘要

本文采用磷酸活化法制备核桃壳活性炭，研究原料含水率、浸渍温度、浸渍时间、浸渍过程中机械搅拌作用和添加剂对核桃壳活性炭的影响。通过改变炭化活化过程中的升温过程、负载二氧化钛对其进行强度改性研究。应用SEM观察活性炭的微观结构形貌，多功能物理吸附分析仪分析活性炭的孔结构性能。
　　研究表明，磷酸法制备核桃壳颗粒活性炭时，原料应选择干燥核桃壳。活性炭中的孔隙以微孔为主。浸渍温度和时间分别为37℃和8h时，制备活性炭的吸附性能最好，碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、比表面积、总孔容积、微孔容积和中孔容积分别为798mg/g、203mg/g、685m2/g、0.5826ml/g、0.313ml/g和0.2696ml/g;37℃浸渍过程中搅拌8h，可制备微孔发达的活性炭，碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为834mg/g，158mg/g;浸渍温度和时间分别为37℃和8h、磷酸溶液中添加柠檬酸时，只考虑微孔吸附，添加比例选择1％时活性炭性能最好，碘吸附值为885mg/g，比不添加的参照样品高10.9％。若制备微孔和中孔都发达的活性炭，选添加比例16％为佳，碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为874mg/g，203mg/g。柠檬酸钠的添加对活性炭的吸附性能不利;浸渍温度和时间分别为37℃和8h，炭化前分段保温，制备活性炭的强度可达95％，碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为700mg/g和128mg/g。以胶体法负载二氧化钛提高活性炭强度时，可选择二氧化钛的添加比例为0.02％，负载活性炭的强度、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为93.7％、731mg/g和180mg/g。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 活性炭的结构和性质

1．2．1 活性炭的结构

1．2．2 活性炭的孔隙特征

1．2．3 活性炭的吸附性能

1．3 活性炭的制备方法

1．3．1 物理活化法

1．3．2 化学活化法

1．4 添加剂对活性炭的影响

1．4 研究内容

第二章 实验材料及方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．4 活性炭性能表征

2．4．1 亚甲基蓝吸附值

2．4．2 碘吸附值

2．4．3 强度测定

2．4．4 孔结构分析

2．4．5 微观形貌分析

第三章 核桃壳活性炭制备工艺优化

3．1 原料含水率对活性炭性能的影响

3．2 浸渍温度对活性炭性能的影响

3．2．1 吸附性能

3．2．2 孔结构分析

3．2．3 微观形貌

3．3 浸渍时间对活性炭性能的影响

3．3．1 吸附性能

3．3．2 孔结构分析

3．3．3 微观形貌

3．4 浸渍方式对活性炭性能的影响

3．4．1 吸附性能

3．4．2 微观形貌

3．5 升温速度对活性炭性能的影响

3．5．1 性能

3．5．2 微观形貌

3．6 本章小结

第四章 磷酸添加剂和TiO2改性对活性炭的影响

4．1 磷酸添加剂对活性炭性能的影响

4．1．1 吸附性能

4．1．2 微观形貌

4．2 纳米TiO2修饰对活性炭性能的影响

4．2．1 性能

4．2．2 微观形貌

4．3 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

研究生期间发表的学术成果