沥青基球状活性炭对若干酶类分子的吸附性能研究
煤沥青基功能碳材料的研究现状及前景

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第6期·1804·化 工 进 展煤沥青基功能碳材料的研究现状及前景肖南,邱介山(大连理工大学精细化工国家重点实验室暨能源材料化工辽宁省重点实验室,辽宁 大连116024) 摘要:我国煤沥青资源丰富,但深加工技术落后,产品附加值低,实现煤沥青高附加值利用是亟待解决的重大课题。
本文介绍了以煤沥青为原料合成高性能功能碳材料的主要技术,重点阐述了以煤沥青为原料制备中间相沥青、多孔碳材料、碳纤维、二维纳米碳材料及碳基复合材料的研究进展。
分析表明,高芳香性和高缩合度分子结构所引起的强π-π相互作用是阻碍煤沥青基高性能功能碳材料设计合成的瓶颈问题。
通过催化聚合、氧化、共热解等技术手段可有效改善煤沥青分子结构及其物理、化学性质。
结合模板复制、物理/化学活化、界面诱导以及催化石墨化等技术可实现多种功能性碳材料结构设计与表面化学性质调控。
发展煤沥青分子结构调控新技术作为改善煤沥青基碳材料性能的重要策略,需要系统深入研究。
关键词:煤沥青;碳材料;合成;电化学中图分类号:TQ 522.6 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)06–1804–08 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.021Progress in synthesis and applications of functional carbon materials fromcoal tar pitchXIAO Nan ,QIU Jieshan(State Key Laboratory of Fine Chemicals ,Liaoning Key Laboratory for Energy Materials and Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,Liaoning ,China )Abstract: Coal tar pitch is abundant as a byproduct of coke production in iron-steel industry in China. However ,the traditional methods cannot efficiently convert coal tar pitch into value-added products and how to make effective use of coal tar pitch remains a big challenge. This review has summarized several techniques for further processing of coal tar pitch ,with a focus on the synthesis and applications of high performance functional materials including mesophase pitch, porous carbons ,carbon fibers ,two dimensional nano-sized carbon materials and carbon based composites. This review highlights that the strong π-π interactions between highly condensed polycyclic aromatic molecules in coal tar pitch is the bottle-neck that hinders the efficient conversion of coal tar pitch into functional carbon materials with tuned structure and properties. The molecular structure and properties of coal tar pitch can be improved through catalytic condensation ,oxidization or co -pyrolysis. With coal tar pitch as precursor ,methods including templating, physical/chemical activation, surface induction and catalytic graphitization have been developed for the controlled synthesis of high performance carbon materials. Novel methods that can tune the molecular structure of coal tar pitch are highly demanded to improve the performance of coal tar pitch based carbon materials and related researches should be intensified.及性能研究。
三聚氰胺改性沥青基球形活性炭的实验研究

三聚氰胺改性沥青基球形活性炭的实验研究1刘小军,詹亮,梁晓怿,乔文明,凌立成华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海(200237)E-mail:xjliu@摘要:以三聚氰胺为改性剂,修饰了沥青基球形活性炭的表面化学性质。
分别采用热重分析仪(TGA)、气体吸附仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对球形活性炭改性前后的性质进行了分析与表征。
结果表明:浸渍三聚氰胺高温处理改性是一种有效的修饰沥青基球形活性炭表面化学性质的方法。
通过调节球形活性炭与改性剂的浸渍比,能够获得具有不同孔隙率和氮元素含量的沥青基球形活性炭。
在球形活性炭与改性剂的浸渍比为1:0.8时,改性球形活性炭的BET比表面积从改性前的1000 m2/g下降到795 m2/g,其氮元素含量相应从0.3%增加到5.4%,氮在球形活性炭表面的存在形式为吡啶和吡咯类氮。
关键词:材料科学;活性炭;改性;三聚氰胺中图分类号:TQ425.1+1 文献标识码:A0 引言在沥青基球形活性炭的实际使用过程中,影响其性能的主要因素有孔结构参数和表面化学性质。
孔隙结构主要是指活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,决定了活性炭的吸附速率和吸附容量。
表面化学性质主要是指活性炭表面化学基团及其分布,为活性炭表面的杂原子基团,如含氧、氮、硫等官能团,活性炭的表面官能团作为活性中心支配着活性炭表面的化学性质,决定了其吸附、亲(疏)水性质、催化、氧化还原及酸碱性等[1]。
然而,以常规方法制得的沥青基球形活性炭表面化学性质较为单一,为含氧类官能团,且不可控,限制了在实际应用过程中的吸附性能。
因此,表面改性处理对沥青基球形活性炭吸附性能的研究越来越受到重视。
汤进华等[2]以HNO3和H2O2对沥青基球形活性炭进行表面改性,增加了表面的C=O、O-C=O等含氧官能团,使其对污染气体甲醛的吸附容量从原来的198.9 mg/g提高到256 mg/g和274.7 mg/g;刘朝军等[3]对沥青基球形活性炭在400和450 ℃进行空气氧化改性处理,通过引入含氧类官能团改善了活性炭表面的化学性质和表面润湿性,提高了对苯酚在环己烷体系下的吸附性能。
沥青基球形活性炭的制备与研究

第42卷第4期2019年8月V ol.42No.4Aug.2019辽宁科技大学学报Journal of University of Science and Technology Liaoning 沥青基球形活性炭的制备与研究莫宝庆,沈连仲,田昊,徐桂英,周卫民(辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114051)摘要:采用煤焦油中温沥青(软化点为83℃)为主要原料,以悬浮法制备沥青球。
采用SEM 、BET 来表征沥青球的表面形貌。
探讨成球温度、搅拌速度、分散剂浓度等成球工艺条件对沥青基球形活性炭成球形貌的影响。
结果表明,在成球温度为85℃,搅拌速度为300r/min ,分散剂质量浓度为15g/L 的条件下制备的沥青球球形度好,表面光滑。
将制备的沥青球经过不熔化、炭化后成功制备了微孔占比为80%,比表面积为772m 2/g 的沥青基球形活性炭。
关键词:煤沥青;球形活性炭;球形度;粒径中图分类号:TQ424.1文献标识码:A 文章编号:1674-1048(2019)04-0282-05DOI :10.13988/tl.2019.04.009球形活性炭(Spherical activated carbon ,ASC )作为一种新型功能材料,除了具有传统活性炭的吸附性能外,凭借着其特有的几何形状,在提高填充密度、减少床层压降等方面表现出一系列优异的性能[1],目前已广泛应用于催化剂载体、环保和生物医学等相关领域[2]。
按原料来源的不同,球形活性炭可分为煤基、高分子树脂基和沥青基球形活性炭。
其中,沥青基球形活性炭(Pitch spherical activated carbon ,PSAC )具有更高的机械强度、更好的吸附性能、更低的灰分和对称的容重[3],是当前研究和开发的热门方向之一[4]。
其制备过程一般包括沥青的球化、氧化不熔化、炭化和活化[5]。
沥青球的球形度和形貌对后续的氧化、炭化等工艺及应用有着重要的影响,因此球形度好、表面光滑的沥青球的制备是加工沥青基球形活性炭的先导工序和关键环节[6]。
沥青基球状活性炭对几种生理分子的吸附性能

旦 肾功能 降低 或 丧 失 , 就会 引起 不 同 的 内源 性 化
学成 分 。 如尿素 、 酐 、 酸 等 物 质 不能 经 尿 液 正 常 肌 尿 排泄 而在 体 内滞 留 。 致 肾功 能衰 竭 ( R 并 危 及 导 G F)
2 实 验
2 1 沥青 基球 状 活性炭 的 制备 . 以煤 沥青 为 原料 。 利用 空 气 氧 化法 制 得 高 软 化
有益分子 a 淀粉 酶和脂肪酶的吸附行为 , 一 测定 了 P AC对肌酐 的吸附等温线及 吸附速度曲线 , 根据 Fe nl h等 S 并 ru di c 温线方程对肌酐吸附等温线数据进行处 理 , 检验 了实验数据 与方 程的吻 合度 , 确定 了方 程参 数 。结 果表 明 :S C PA 对 a淀粉酶及脂肪酶 吸附选择性差 , . 对肌酐 的吸附选择性好 。P A S C对肌酐分子 的吸 附平衡容量取 决于溶液 浓度 、 孔径和 比表面积 ; 吸附速率随孔径增大而增加 。P A S C对 - 淀粉酶及脂肪酶 的吸附选 择性 取决于 P A S C的孔 结构 , 孔越 大吸附选择 性越 好。因此 , 评价 P A S C吸附性能时需要考虑 比表面积、 孔结构及吸 附质分子 的特 性。 关键词 : 沥青基球状活性炭 ; 吸附性能 ; 肌酐 ;・ a 淀粉 酶 ; 脂肪酶
点 沥青 。加 入适 当 添加 剂 在 高 温 下 共 混 , 添 加 剂 使
在 沥青 中分 布均 匀 。 制成 所 需 沥 青 。此 沥 青 经 破 碎 后 置入含 有 表面 活性 剂 的高 压 釜 中 。 用 乳 化 法 制 利 得 沥青 原球 。沥 青 原 球 经 氧化 不 熔 化 、 炭化 和 水 蒸 气 活化 , 得孔 隙发 达 的沥青 基球 状活 性炭 q] 制 1 4。 2
三种活性炭对吲哚和吡啶的吸附性能_徐生盼

目前,焦化废水处理尚存在诸多难题,其中之一是因为焦化废水中含有很多难生物降解的多环芳烃和杂环化合物,使得常规生物处理时出水COD 的浓度较高而很难达到排放标准[1]。
活性炭是一种性能优良的吸附剂,具有独特的孔隙结构、表面官能团和良好的化学稳定性以及耐酸、耐碱、耐热等性能,在水处理中得到了广泛的应用。
活性炭水处理技术是完善常规处理工艺,去除水中各种污染物的最成熟有效的方法之一。
本文选取在焦化废水中常见的两种含氮杂环化合物-吲哚和吡啶,考察3种活性炭对其的吸附性能。
通过试验,分析影响活性炭吸附性能的主要因素,为活性炭的实际应用提供一定的理论依据。
1试验部分1.1试验原料试验采用的活性炭为自制的粒径大约为0.6~0.8mm 的沥青基球形活性炭(PSAC )、上海活性炭厂水处理用的1.5mm 煤质柱状炭(EAC )和3~18目椰壳炭(GAC )。
球形活性炭(SAC )是以高软化点沥青为原料经过乳液成球,氧化不熔化,炭化,活化等步骤制得。
用这种方法造出的活性炭小球强度高,表面非常光洁,无粉尘。
1.2分析项目与方法活性炭的比表面积和孔结构在77K 液氮温度下,采用美国Micromeritics ASAP 2020型自动吸附仪进行低温氮吸附表征;吲哚和吡啶浓度的测定采用紫外分光光度法[2],理论依据为朗伯比尔定律。
2结果与讨论2.1活性炭的比表面积以及孔径分布图1为3种活性炭的DFT 全孔孔径分布图。
其中,BET 比表面积(SBET )根据BET 法计算[3],微孔比表面积S mic 和微孔孔容V mic 采用t-plot 法计算,总孔孔容V t 取P /P 0=0.975处的吸附量换算为相应体01234560.000.020.040.060.080.10P P P P /nmP P P P P P c m ÁP gÂÃÁÂÃÄÅÁÆÄÅÁÇÄÅ图13种活性炭的全孔孔径分布Fig.1DFT pore size distributions of samples三种活性炭对吲哚和吡啶的吸附性能徐生盼,陈庆军,梁晓怿(华东理工大学化学工程联合国家重点实验室,上海200237)摘要:考察了3种活性炭-沥青基球形活性炭(PSAC )、煤质柱状炭(EAC )和椰壳颗粒炭(GAC )对水中吲哚和吡啶的吸附效果,测定了3种活性炭对吲哚和吡啶的吸附等温线和吸附动力学曲线。
煤焦油沥青研制球形活性炭的试验研究

碳与水蒸气反应是吸热反应 C+H2O → H2+CO -129.77 KJ/mol
水蒸气过量时: C+2H2O → 2H2+CO2 -75.35 KJ/mol
反应机理如下: C+H2O? C(H2O)
C(H2O)→H2+C(O)
煤焦油沥青研制球形活性炭的试验研究
杨 旭1 张德祥2
(杨 旭1河南省平煤集团技术中心,张德祥2华东理工大学)
摘 要:实验室研究利用煤沥青研制球型活性炭。其最佳工艺条件活化温度850℃,活化时间6h,烧失率为67.5%时制得的活性炭碘值为778.8mg/g,亚甲蓝值为77.32mg/g。具有球形度好、装填密度均匀、比表面积较大、强度高、耐磨损、耐腐蚀等优点。达到了净化用颗粒活性炭质量标准。
高压釜,成型机,管式电阻炉,坩埚形电阻炉,圆柱形炭化、活化管,
ASAP2400型微结构分析仪。
3.3 试验结果与讨论
3.3.1 炭 化
炭化的实质是有机物的热解过程,包括热分解反应和热缩聚反应。显然,芳香结构中C-C键最牢固, C-H键其次,所以经过热解后能够得到带芳香族碳网平面的微晶结构。有机物的热解一般分为三个阶段:
5)吸附态的产物从固体表面脱附。
6)发生反应的气体从内部向颗粒表面扩散(内扩散)。
7)反应生成的气体不断从表面扩散到气相空间(外扩散)。
活化速度决定于气体扩散和化学反应中最慢的那个速度。当总反应受扩散过程的速度控制时,称为扩散控制;反之,当总反应受化学反应速度控制时,称为化学动力学控制。
3.3.2 活 化
1. 气体活化过程
常用气体活化剂有水蒸气、二氧化碳、空气、烟道气等。水蒸气活化一般在750~900℃条件下完成;二氧化碳活化需要更高的温度850~1100℃,活化时间也较长;氧活化是放热反应,炉内不易保持确定的温度,尤其很难避免局部过热和活化的不均匀性。
改性球形活性炭对氨气吸附性能的研究

Vol.53 No.4Apr.,2021第53卷第4期2021年4月无机盐工业INORGANIC CHEMICALS INDUSTRYDoi:10.11962/1006-4990.2020-0318开放科学(资源服务)标志识码(OSID)改性球形活性炭对氨气吸附性能的研究金青青袁梁晓烽,张佳楠,周晓龙(华东理工大学化工学院,上海200237)摘 要:研究了不同金属盐溶液浸渍改性的球形活性炭对氨气的吸附性能以及同种浸渍剂的最佳浸渍比。
采用 扫描电镜、透射电镜、X 射线衍射仪、康塔吸附仪探究了不同浸渍比对浸渍炭样品的表面形貌、物相结构及孔径分布的影响。
通过固定床吸附装置对基炭和浸渍炭进行了氨气吸附性能的研究。
结果表明:浸渍剂种类对氨气吸附效果 有很大影响,同等浸渍条件下,氯化钻浸渍的活性炭具有最优氨气吸附效果,氯化钻浸渍比为50%的样品对氨气的吸附量最高,可达54.05 mg/mL ,为基炭的37倍。
对吸附氨气后样品的物化性质进行分析以及程序升温脱附表征,结 果表明氯化钻与氨气反应生成了 [Co (NH 3)6]Cl 3。
关键词:球形活性炭;氯化钻;浸渍炭;氨气;吸附性能中图分类号:0647.32 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2021)04-0061-06Study on adsorption performance of modified spherical activated carbon for ammoniaJin Qingqing ,Liang Xiaoyi 袁Zhang Jia'nan ,Zhou Xiaolong(School of Chemical Engineering , East China University of S cience and Technology , Shanghai 200237, China)Abstract : The adsorption performance of spherical activated carbon impregnated with different metal salt solutions for ammonia and the optimal ratio of the same impregnant were studied.The influence of different impregnation ratio on the surface morpho-logy ,phase structure and pore size distribution on impregnated carbon samples were investigated by scanning electron micro scopy , transmission electron microscopy , X-ray diffraction and Quanta adsorption instrument.The adsorption performance of the unmodified carbon and impregnated carbon for ammonia was studied by the fixed bed adsorption device.The results showedthat the type of impregnant had a great influence on the adsorption performance of ammonia.Under the same impregnation conditions , the activated carbon impregnated with cobalt chloride had the best adsorption performance for ammonia.The samplewith 50% impregnation ratio of cobalt chloride had the highest ammonia adsorption capacity up to 54.05 mg/mL , which was 37 times of the unmodified carbon.The physicochemical properties and temperature programmed desorption characteristics ofthe samples after ammonia adsorption were analyzed.The results showed that[Co(NH 3)6]Cl 3 was formed by the reaction of co balt chloride with ammonia.Key words : spherical activated carbon ; cobalt chloride ; impregnated carbon ; ammonia ; adsorption capacity氨气渊NH 3 )是一种有毒的碱性气体,对人类健 康和环境均造成严重危害[1]。
有机胺改性树脂基球形活性炭对二氧化碳的吸附行为

文章编号:1006-3080(2024)02-0192-07DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20230301001有机胺改性树脂基球形活性炭对二氧化碳的吸附行为胡经纬, 苏静雯, 刘思彤, 李诗琪, 陈纪莹, 詹 亮(华东理工大学化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237)摘要:以球形结构的固废离子交换树脂为原料,经CO 2活化、酸洗处理制得具有较高比表面积和较大中孔孔容的树脂基球形活性炭(HRSAC ),然后在其表面负载聚乙烯亚胺(PEI )制得吸附材料PEI-HRSAC 。
系统考察了PEI 负载量和吸附温度对CO 2吸附性能的影响,结果表明,在活化温度为950 ℃、活化时间为1 h 的最佳活化工艺条件下,所制得的树脂基球形活性炭经酸洗处理后其比表面积为1 365 m 2/g ,中孔孔容为2.04 cm 3/g ,中孔孔径主要分布在10~40 nm ;PEI-HRSAC 吸附材料对CO 2的吸附性能随吸附温度和PEI 负载量的升高先增大后减小;当PEI 负载量为65%、吸附温度为75 ℃时,PEI-HRSAC 吸附材料对CO 2的吸附量最高,约为4.09 mmol/g ,在经过4次循环吸/脱附后吸附量仍保持在较高水平(3.66 mmol/g )。
关键词:CO 2吸附;离子交换树脂;球形活性炭;聚乙烯亚胺;比表面积中图分类号:TQ09文献标志码:A离子交换树脂是一种球形结构并富含活性官能团的高分子聚合物[1-2],广泛用于水处理、食品加工、催化合成等领域[3-5]。
离子交换树脂的活性随使用次数的增加而不断降低,一旦失活即属于固废物质,且难以降解[6-9]。
目前,工业上主要采用填埋法和焚烧法处理固废离子交换树脂,该方法导致环境污染和资源浪费严重,因此,如何使得固废离子交换树脂高值化成为本领域的一大难题。
基于固废离子交换树脂自身较高的交联度、碳含量、强度及其球形结构,以之为原料,进一步采用炭化、活化的方法可制得树脂基球形活性炭[10]。
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f rs v r l y o m o e ul r o e e a m - l c a s z
shr a at a d c bn OS C i ie n B T sr c e d p r s ut eh en s d d b p e cl cvt a o 'A )wt d r t E uf e a a a oe t c r a be t i y UV i i e r h f e a r n r u s ue
( 东理 工 大 学化 学工 程 联 合 1 家重 点 实验 室 ,上 海 2 0 3 ) 华 5 1 02 7
摘 要 :考察具有不同比表面积及不同孔结构的沥青基球状活性炭(S ) P AC 对溶液 中有益分子c 淀粉酶和 胃蛋 白酶的 c -
吸附行为 ,并对其孔结构的相关性进行关联 。结果表明:P AC S 对 淀粉酶及脂肪酶选择性差 ,对体 内有益分子的吸
第 4 年9 期 20 第 9 0卷 9 月
中国科技论 文在线
S in e a e l e c cp p r i e On n
V1 O b4 . .N 9
S p2 0 e .0 9
沥 青 基球 状 活性 炭 对 若 干 酶类 分 子 的 吸 附 性 能 研 究
刘朝 军 ,詹 亮 , 刘 小 军 ,乔 文 明 ,梁 晓 怿 ,凌 立 成
附量比药用炭少 的多。几乎全部是微孔结构的p ACD的吸附性能最优 ,对 一 S — 淀粉酶 的吸附为零,对胃蛋 白酶的吸附 率略高,为 2%;而药用炭对 以上两种酶的吸附率均高于 9 %。因此,沥青基球形活性炭具有 良好 的吸附选择性。 5 5
关键词 :沥青基球状活性炭 ;吸附性 能;0 淀粉酶 ; 胃蛋 白酶 【 中图分类号 :T 2 . Q171 1 文献标 识码 :A 文章编号 :1 7 —7 8 (0 90 —0 7 —4 6 3 102 0 )9 6 5
基金项 目:高等学校博 士学科点专项科研基金(0 7 2 1 0) 2 0 0 5 0 8
液进行灌流, 治疗急性药物中毒。由பைடு நூலகம்活性炭具有很强
的吸附能力,对血液中的毒素清除效果显著 。 但是,炭
的微粒释放导致的脏器微血管栓塞、 不规则无形状引起
血 小板 和 白细胞 的破 坏 、溶血 、 致热 原等 不 良反应 带来 的副 作用 严重 限制 了其 在临床 上 的推 广使 用 。 0 J 2 世纪
s e t p o o ee, n h o r lt n b t e e a s r t n p ro ma c n o e sr cu e h lo b e n et ae . p cr h tm tr a d t ec reai ewe t d o pi e r n e a d p r t tr a as n iv si td o o n h o f u s e g Re ut h we a PS sl so dt t s h AC a o d a s r t e s lcii t eitrcin o g BET u fc ra o e s u t r, n h g o d op v ee t t h ea o sa n s i v y; n t m s ra e ae ,p r l cu e a d x c aa trsi fa s r t es o l lc n i ee vau t ga s r t np rom a c f AC. h rceit o d o pi h udb al o sd r di e lai d o p i ef r n eo PS c v e n n o K e r s p th b s ds h rc l ci ae abo y wo d : ic — a e p e i a tv t dc r n; a o p in p ro m a c a ds r to e f r n e; 0—m yls c a a e; p ps s e ae
2 0 3 , ia 0 2 7 Chn )
Absr c :A d o pin b h vo fb n f ilm oe ulr0—myls n p a e fo a u o ss lt n no pthb e ta t s rt e a iro e ca lc a c o e i a a ea d pe s r m q e u oui so t i a d s o c s
LuC ajn Z a i g i X ajn i h ou , h nLa ,Lu i u ,Q a n n ,LagX ay ,Ln i e g n o i We mi o g i i i i Lc n n o g h
(ttKe L b rt yo C e c l n i ei , a t hn nvri o S i c a dTcn lg, h n h i Sae y a oa r f hmi E gn r g E s C i U i sy o a e n a e tf c ne n eh ooy S a g a, e
腊学者 Y tds1 ai [ z i2 首先用未经包裹的活性炭直接接触血
0 引 言
肾脏在人体新陈代谢中具有非常重要的作用。 一旦
肾功能降低或丧失,就会引起不同的内l 陛化学成分 , 原 如尿素、肌酐、 尿酸等物质不能经尿液正常清除而在体 内潴留 ,导致肾功能衰竭( R ) G F并危及患者生命 。采 用活性炭治疗肾脏病始于 2 世纪 6 年代 , 9 4 , 0 0 16 年 希