活性炭的制备及再生研究进展.
活性炭材料的制备及其吸附性能研究
活性炭材料的制备及其吸附性能研究活性炭是一种高效的吸附材料，广泛应用于工业领域和环保中。
其制备过程复杂，其中关键是制备方法和材料特性的控制。
本文将介绍活性炭的制备及其吸附性能的研究进展。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法多种多样，如物理法、化学法和物化法等。
物理法是利用高温和特殊气氛，将无机原材料直接聚集成炭，其制备过程简单，但性能相对差。
化学法是将有机高分子或碳素化合物在特定条件下进行裂解或氧化后，得到炭材料。
物化法是结合物理和化学原理，在制备过程中控制原料和反应条件，以获得理想的炭材料。
二、活性炭的制备材料活性炭的制备原料多种多样，包括木屑、竹材、果壳等天然原材料，也包括聚丙烯、聚氨酯、纤维素等人工高分子。
材料种类不同，会影响活性炭的孔径大小和吸附性能。
例如，天然原材料产生的活性炭多为微孔，吸附能力较强；而人工高分子制备的活性炭多为介孔或大孔，吸附能力相对较弱。
三、活性炭的吸附性能活性炭的吸附能力主要取决于其孔径分布、表面性质和晶体结构等因素。
不同孔径大小的活性炭对不同物质的吸附效果也不同。
例如，微孔活性炭对小分子有机物质具有较强的吸附作用，而介孔或大孔活性炭对大分子有机物具有更好的吸附性能。
此外，活性炭表面化学性质的不同也会导致其吸附性能的差异。
一般而言，具有氨基、羟基、羧基等官能团的活性炭吸附能力会更强。
四、活性炭的应用由于其吸附能力和环保性质，活性炭广泛应用于水处理、空气净化等领域，同时也被用作电容器、电极材料等电子制品中。
在水处理方面，活性炭可以去除水中的有害物质，如重金属离子、有机物、药物等，提高水的质量和纯度。
在空气净化方面，活性炭可以去除甲醛、苯、二氧化硫等有害气体，改善人们生活环境。
总之，活性炭材料的制备及其吸附性能的研究是一个重要的领域。
通过不断探索材料特性和优化制备工艺，可以获得更具吸附能力和应用价值的活性炭，促进其在各个领域的应用。
活性炭再生及新技术研究
活性炭再生及新技术研究活性炭是一种多孔材料，其具有很强的吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化、化工等领域。
然而，随着活性炭的使用，其吸附能力会逐渐降低，因此活性炭的再生研究具有重要意义。
本文将介绍活性炭再生的方法以及新技术的研究进展。
活性炭的再生主要分为物理方法和化学方法。
物理方法包括高温再生和低温等离子体再生。
高温再生是将已经失活的活性炭暴露在高温下，通过热解和氧化作用恢复其吸附性能。
低温等离子体再生是通过等离子体的活化作用，将已经饱和吸附的活性炭再次激活。
这些传统的再生方法虽然有效，但存在能耗高、设备复杂等问题。
近年来，新技术在活性炭再生领域得到广泛研究。
一种是基于微波辐射的再生技术，通过微波的加热作用，能够在较短时间内将活性炭加热至高温，从而实现快速再生。
这种方法具有能耗低、速度快、效果好等优点。
另一种是基于超声波的再生技术，通过超声波的振动作用，能够提高活性炭的孔隙结构，从而增强其吸附能力。
这种方法具有操作简单、效果显著等特点。
此外，纳米材料在活性炭再生中也有广泛应用。
例如，将纳米金属颗粒引入活性炭中，可以提高其吸附性能。
此外，纳米材料还可以用于活性炭再生废液的处理，通过纳米材料的催化作用，将废液中的有机物降解分解，从而实现循环利用。
不仅如此，还有一些新兴技术在活性炭再生领域也取得了一定的进展。
例如，基于生物降解的再生技术，通过利用微生物降解活性炭饱和吸附的有机物，从而恢复其吸附性能。
此外，基于电化学的再生技术，通过电极对活性炭进行再生，具有能耗低、效果好等优点。
总之，活性炭再生是一个不断发展的领域，传统的再生方法已经取得了一定的效果，而新技术的研究也在不断推进。
未来，我们可以进一步探索活性炭再生的机理，优化再生方法，并开发更高效、节能的再生技术，以提高活性炭的再生利用率，推动活性炭再生技术的发展。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究一、活性炭再生的意义活性炭再生的目的是为了恢复其吸附性能，延长使用寿命，减少生产成本，节约资源。
活性炭再生不仅可以减少对环境的污染，还可以实现资源的再利用，具有重要的经济和环境效益。
研究活性炭再生技术对于实现清洁生产和循环利用具有重要的现实意义。
二、活性炭再生的方法活性炭再生的方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是指采用高温脱附、压力变化等物理手段进行再生；化学法是指采用化学试剂对活性炭进行处理；生物法是指利用微生物对活性炭进行再生。
物理法和化学法是目前应用较为广泛的再生方法。
1. 物理法物理法的再生方法包括高温脱附、换热再生和压力变化等。
高温脱附是指将饱和吸附剂在高温下进行加热，通过升高温度来驱除吸附在活性炭孔隙中的物质，达到再生目的。
换热再生是指利用其他热载体通过热交换的方式来对活性炭进行再生。
而压力变化则是通过改变活性炭所处环境的压力来实现对活性炭的再生。
2. 化学法化学法的再生方法主要包括氧化法、还原法和酸碱法等。
氧化法是指将活性炭暴露在氧化剂中，使其与被吸附的物质发生氧化反应，从而达到再生的目的。
还原法则是指将氧化的活性炭暴露在还原剂中，还原被氧化的活性炭。
酸碱法是指利用酸碱溶液对活性炭进行处理，使活性炭脱附被吸附的物质。
三、活性炭改性的意义活性炭改性的目的是为了提高其吸附性能，扩大其应用领域，增加其使用寿命。
通过对活性炭进行改性处理，可以使其在医药、食品、环保等领域发挥更大的作用。
研究活性炭改性技术对于提高活性炭的使用性能具有重要的意义。
四、活性炭改性的方法活性炭改性的方法主要包括物理改性、化学改性和复合改性。
物理改性是指通过改变活性炭的外部形貌和孔结构来提高其吸附性能。
化学改性是指利用化学方法改变活性炭的表面性质和化学成分，以提高其吸附性能。
复合改性则是指通过将活性炭与其他吸附材料或催化剂进行复合，以提高其吸附性能。
2. 化学改性化学改性的方法主要包括氧化改性、硫化改性和氮掺杂改性等。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种具有高表面积、强吸附能力和多孔性的吸附材料，广泛应用于环境治理、化学工业、生物医药等领域。
然而，长期的应用和多次使用后，活性炭的吸附性能会逐渐降低，需要进行再生或改性。
活性炭的再生是指通过一系列的化学、物理处理手段，使其恢复吸附能力的过程。
目前常用的再生方法主要包括热再生、化学再生和微波再生。
其中，热再生是最常用的方法，其基本原理是在高温下将吸附物从孔隙中蒸发出来，并将炭表面氧化还原，以去除表面的致密层，提高孔隙度和孔隙径。
化学再生是指通过酸、碱等化学试剂来去除活性炭表面的吸附物和残留物质，但这种方法会导致炭的孔结构和形貌发生改变，从而影响吸附性能。
微波再生是近年来出现的一种新型再生方法，它可以在较低的温度下进行再生，保持了炭的微观结构和形貌，但还需要进一步的研究和实践验证。
除了再生，改性也是提高活性炭吸附性能的重要手段。
活性炭的改性主要包括物理改性和化学改性两种方式。
物理改性包括高温炭化、氧化、表面修饰等方法，可以改变炭的孔隙度、孔径分布和表面活性位点等特性，从而提高其吸附性能。
化学改性则是通过在炭表面引入一些功能基团来扩展其吸附范围和吸附能力。
目前许多研究表明，通过铁、锰等过渡金属的离子交换或化学吸附改性可以增强炭对重金属、有害气体的吸附特性。
总之，活性炭的再生和改性可以有效提高其吸附性能和延长使用寿命，为实现清洁生产、节能减排等方面的技术创新提供了有力保障。
未来，我们需要进一步研究和开发更加高效、可持续和环保的方法来进行活性炭的再生和改性，为社会经济和环境可持续发展做出更大的贡献。
活性炭的合成及其应用研究
活性炭的合成及其应用研究活性炭是一种广泛应用于环境治理和工业生产中的材料，它由于具有大比表面积、高吸附性能、化学稳定性好和再生能力强等优良特性，受到大量关注。
本文将从合成方法及其应用方面较为详细地探讨活性炭的研究现状。
一、活性炭的合成方法1. 化学方法通过化学反应，将含有活性炭前驱体的化合物送到高温环境中的反应法被称为化学法。
该方法的优点是可以进行简单而增量化的实验，以得到目标活性炭。
但同时，该方法容易出现非均相反应，导致产物的分布不均匀。
常见的化学方法包括:一氧化碳气相反应(CO2)基于燃烧的活性炭制备法2. 物理方法物理法是通过高温下将含有活性炭前驱体的物质热解成活性炭的方法。
常见的物理方法包括：气相活性碳的制备法干法活性炭制备法3. 生物法生物法主要是以一些天然有机物(如硝酸等)为原料，通过微生物作用发酵的一种制备活性炭方法。
这种方法节约能源，低污染但时间相对较长，且容易出现非均相反应。
常见的生物法包括：菇类材料发酵活性炭制备法活性呋喃制活性炭法二、活性炭的应用领域1. 水处理领域由于活性炭具有出色的吸附能力，使其在水处理过程中得到广泛应用。
例如，将生产中的废水经过一定处理后布置活性炭吸附器进行吸附处理，可有效去除废水中的污染物，达到绿色净化的目的。
2. 空气治理领域随着工业化，现代社会中污染物不断增加。
空气污染已成为全球公共卫生问题。
活性炭因其高效吸附特性，在空气治理领域得到了广泛应用。
例如，利用活性炭吸附装置，可以过滤气态有害物，并净化空气，确保城市空气质量。
3. 医药领域活性炭在医学领域的应用也非常广泛。
例如，活性炭作为一种具有吸附能力的材料，被用作制作止泻混悬液、解毒剂等药品。
此外，活性炭还常被用于治疗肝病、肠胃病等疾病。
4. 食品加工领域作为一种常用的加工材料，活性炭被广泛应用于食品加工过程中。
例如，在葡萄酒、啤酒等酒类产品的生产过程中，通过活性炭过滤，去除其中的色素、氨基酸等成分，提高成品的质量和口感。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种广泛应用于水处理、空气净化、蒸汽吸附、防毒、化工和食品加工等领域的重要材料。
但是，由于它的高价和不可降解性，其回收再利用和环境友好性一直是人们关注的焦点。
为了解决这些问题，近年来关于活性炭的再生和改性方面的研究不断增加，并取得了不俗的进展。
活性炭的再生主要有物理再生法和化学再生法两种。
物理再生法是将废弃的活性炭通过高温、低压、气体气流、微波等方式进行热解，从而实现去除吸附剂上的吸附物质的目的。
热解过程中，吸附剂脱除吸附物的条件取决于温度、时间和气体环境等因素。
根据热解温度、持续时间及氩气流量等因素的不同，物理再生法可以分为高温活性炭再生法、顺序热解再生法、微波再生法和压差脱附再生法等。
化学再生法是使用氧化剂或酸碱等化学试剂进行再生。
氧化剂可用过氧化氢、臭氧、氯气等常见氧化剂；而酸碱则常用的有盐酸、氢氧化钠等。
化学再生法的优点是去除能力强，且可同时改善活性炭的物化性能；缺点则是产生大量的化学废液，处理成本高，并可能对环境产生不好的影响。
改性方面，则可以通过表面改性、催化改性和复合改性等方式进行。
表面改性是优化活性炭表面化学活性。
常见的表面改性方法包括沉积碳纳米管、金属氧化物和聚合物等复合材料等。
由于表面改性能控制吸附器的表面化学性质和结构，因此它能够有效增强活性炭的吸附能力和选择性，提高其循环利用效率。
催化改性则是利用催化剂对活性炭表面的化学反应进行改造。
常用的催化改性方法包括碲酸盐改性、蒙脱石改性等。
催化剂的作用是在反应体系中提高活性产物的产率和选择性，进而降低其环境污染。
复合改性则是将活性炭与其它物质复合在一起，制备成新的复合材料。
复合改性的材料种类繁多，包括聚合物、石墨烯、铁氧物、超细纤维等。
通过复合改性，活性炭的机械性能、水中分散性和生物相容性等方面得到了极大提升。
总体而言，活性炭的再生和改性是一个不断演进的过程，需要我们在不断摸索中取得新进展。
在进行活性炭回收利用的同时，也需要不断地关注活性炭的环境污染问题，并寻求更高效、更环保的技术手段。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究1. 引言1.1 活性炭的再生及改性进展研究活性炭是一种常用的吸附剂，在环保和水处理领域有着广泛的应用。
随着使用时间的增长，活性炭会逐渐失去吸附性能，需要进行再生或改性以恢复其吸附性能。
活性炭的再生及改性进展研究是当前研究的热点之一，通过对活性炭再生技术和改性方法的探索，可以提高活性炭的吸附效率，并延长其使用寿命。
在活性炭的再生技术研究方面，主要包括热再生、化学再生、生物再生等方法。
热再生是目前应用最广泛的再生技术之一，通过高温使废弃的活性炭中的吸附物质挥发分解，达到再生的目的。
化学再生则是利用化学溶剂或氧化剂将吸附在活性炭上的有机物去除，而生物再生则是通过微生物降解有机物，使活性炭恢复吸附性能。
而在活性炭的改性方法探讨中，主要包括物理改性、化学改性和表面改性等方法。
物理改性通常是通过改变活性炭的孔径结构或比表面积来提高其吸附性能，化学改性则是通过在活性炭表面引入功能基团或进行表面修饰来增强活性炭的吸附性能。
表面改性则是利用纳米技术等手段对活性炭表面进行修饰，增强其吸附性能和选择性吸附能力。
通过对活性炭的再生技术和改性方法进行综合研究，可以提高活性炭吸附性能，减少其对环境的污染，同时也能为环境保护和水处理领域带来更多的新机遇和发展空间。
2. 正文2.1 活性炭的再生技术研究活性炭的再生技术研究是关于如何有效地恢复和重复利用已经使用过的活性炭材料的技术方法。
活性炭是一种具有极高比表面积和吸附性能的材料，在吸附有机物和重金属等污染物方面具有广泛的应用。
目前，活性炭的再生技术主要包括热再生、溶剂再生、化学再生和微波再生等几种方法。
热再生是目前应用最广泛的一种再生技术，通过高温处理活性炭可以恢复其吸附性能，但会降低其使用寿命。
溶剂再生则是利用溶剂将吸附在活性炭上的有机物溶解出来，再进行脱溶剂处理，使活性炭重新恢复吸附性能。
化学再生是通过化学方法将活性炭表面的吸附物去除，如氧化法、还原法等。
生物质热解制备生物活性炭及其应用研究
生物质热解制备生物活性炭及其应用研究生物质是一种可再生资源，因此在可持续发展的要求下，生物质被广泛应用于能源、化学品等领域。
其中，生物质热解制备生物活性炭，成为一个备受关注的研究领域。
本文将从热解原理、炭素微观结构、制备工艺、生物活性及应用等方面，综述生物质热解制备生物活性炭及其应用研究现状和发展趋势。
一、热解原理生物质热解是将生物质在高温、缺氧或微氧气氛下，通过热解分解的方法产生热解物和热解气。
热解物中主要包括生物炭、液态产品和气相产物。
由于热解过程中气相产物与液态产品往往难以利用，因此炭素材料成为研究的重点。
热解过程中，生物质分子在热分解温度下发生热解反应，形成机械强度高、孔径分布广和化学性质稳定的生物炭。
同时，生物质热解还可产生大量的有机气体和液体燃料，其在生物质能源利用和液体燃料化工等领域具有广泛的应用。
二、炭素微观结构生物质热解制备生物活性炭，是通过对生物质中的碳元素进行裂解和重组来实现的。
大多数生物炭的基础结构是由碳微晶和非晶碳组成，并包含氧、氢和少量其他元素（如N、S、P）。
在热解的过程中，碳微晶会发生聚合、重组和结构调控等反应，从而形成生物炭的独特微观结构。
生物炭的微观结构具有复杂性、多样性和可调控性。
其中，孔径结构、比表面积和石墨度等是制备、性能评价及应用的重要参数。
孔径大小、分布和形态等决定了生物炭的吸附性能、离子交换能力等。
比表面积是表征生物炭吸附、催化和电化学等特性的重要参数。
石墨度可反映生物炭结构的纤维化和烷基化程度。
三、制备工艺生物质热解制备生物活性炭的制备工艺较为复杂，其中包含了多种制备方法。
例如：慢热解法、快速热解法、催化热解法等。
其中，慢热解法是最常用的生物炭制备方法之一。
该方法利用生物质在缺氧或微氧气氛下，在较低温度下热分解，生成主要由非晶碳、小晶体石墨和极微晶体石墨组成的生物炭。
优点是制备工艺简单，一般不需要添加活性剂、催化剂。
缺点是制备周期长，产量较低。
快速热解法是利用生物质在短时间内受到高温高压作用，使部分挥发性物质蒸汽化，其热解程度较之慢热解法更高，可以通过改变处理温度、气氛、时间等控制生物炭的结构和性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
013,V o l .30N o .12化学与生物工程C h e m i s t r y&B i o e n g i n e e r i n g 基金项目:广东省科技计划项目(2012A 020602061收稿日期:2013-08-13作者简介:周琴(1987-,女,江苏宿迁人,硕士研究生,研究方向:生物质转化和开发利用;通讯作者:黄敏,教授,E -m a i l :m i n _h u a n g@163.c o m 。
d o i :10.3969/j.i s s n .1672-5425.2013.12.003活性炭的制备及再生研究进展周琴1,2,沈健1,黄敏2(1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113000;2.广东石油化工学院,广东茂名525000摘要:活性炭具有吸附-脱附速率快、可再生等特点,是人们关注的热点。
综述了目前活性炭的制备和再生方法,分析了它们的优缺点。
指出随着人们环保意识的加强、对低能耗技术要求的提高,微波技术因其节能、省时、环保,在活性炭的制备和再生方面均具有广阔的应用前景。
关键词:活性炭;制备;再生中图分类号:T Q424.1文献标识码:A 文章编号:1672-5425(201312-0010-04活性炭具有发达的孔隙结构和较高的比表面积,表面可附加特殊官能团,具有吸附性能良好、化学性质稳定、容易再生等优点[1,2],作为吸附剂、催化剂、催化剂载体、储存气体及电能、双电层电容器电极材料广泛应用于食品、医药、化工、环保等领域[3-7]。
随着人们生活水平的提高及环保意识的加强,对活性炭的性能也提出了更新、更高的要求,这也是活性炭未来发展的必然趋势[8]。
目前,活性炭产品除了常规的粉状炭、粒状炭、破碎炭、柱状炭、纤维活性炭以外,还出现了超细活性炭粉末、蜂窝状活性炭、磁性活性炭、板状活性炭、球状活性炭等[3]。
活性炭的制备原料十分广泛,几乎所有含碳物质都可用来制备活性炭,主要可以分为木质和煤质,国内制备活性炭的最常用原材料是煤和椰子壳[9,10]。
近年来,随着人们环保意识的加强、资源的短缺及价格上升,研究者一直在大力研发以可再生资源(农作物秸秆、椰子壳、核桃壳、油棕壳为原料制备不同用途的活性炭。
由于制备活性炭的原材料和活化试剂的不同,其制备工艺条件、方法也存在很大差异[3]。
制备活性炭最常用的方法是物理活化法和化学活化法。
作者在此对活性炭的制备方法及再生处理技术进行综述。
1活性炭的制备方法1.1物理活化法物理活化法是先将原材料在一定温度下进行炭化,然后在一定温度下用C O 2、O 2、空气或它们的混合气体进行活化,制得具有微细晶孔质的活性炭[11-13]。
炭化的主要目的是去除原材料中在炭化温度下易挥发的成分或能够分解的物质,得到适合活化的孔逸结构和具有一定机械强度的炭化料。
炭化的实质是将原材料中易挥发成分进行热解的过程,活化过程的主要目的是利用活化气体与含碳材料内部“活性点”上的碳原子反应,通过开孔、扩孔和创造新孔,进而形成丰富的微孔[10,13-15]。
物理活化法的研究主要集中在活性炭制备与活化剂用量、活化时间、活化温度之间的关系,优化活化工艺条件。
周建斌等[16]以1.5k g 油茶壳为原料、水蒸气为活化剂,在活化温度为850℃、活化时间为2.5h 、水蒸气用量为210g 的条件下制得的活性炭的得率为33.7%、碘吸附值为968m g·g -1、亚甲基蓝吸附值为180m g·g -1、比表面积为935m 2·g -1。
杨坤彬等[17]以600℃炭化2h 的椰子壳炭化料为原料、C O 2为活化气体,在C O 2流量为600m L ·m i n -1、活化时间为4h 、活化温度为900℃时制备的活性炭的得率为24%、碘吸附值为1428m g ·g -1、比表面积为1653m 2·g -1、总孔容为1.045c m 3·g -1、微孔容为0.8582c m 3·g -1,且以2n m 以下的微孔为主,产品性能达到了双层电容器专用活性炭标准。
周琴等:活性炭的制备及再生研究进展/2013年第12期物理活化法具有操作简单、对设备腐蚀小、环境污染小等优点,广泛应用于工业化制备活性炭,但物理活化法活化时间长、活化温度高、所制备活性炭的孔结构较小,因此加快反应速率、缩短反应时间、降低反应能耗是开发物理活化法工艺的关键[18]。
1.2化学活化法化学活化法是利用活化剂刻蚀炭颗粒的内部结构,形成大量的微孔、中孔和大孔[13,19]。
与物理活化法相比,化学活化法的工艺特点是:操作简单、活化温度低、时间短、能耗低。
根据活性炭用途的不同,可通过选择不同的活化剂,制备所需孔径、结构的活性炭,例如氢氧化钾活化是产生新微孔,而磷酸或磷酸盐活化主要产生中孔。
化学活化法存在活化剂成本高、腐蚀设备、污染环境、产品残留活化剂等缺点[9]。
目前常用的活化剂有碱金属、碱土金属的氢氧化物、无机盐类以及酸,应用较多且较成熟的化学活化剂有氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、氯化锌和磷酸等[13,20]。
谢应波等[21]以沥青焦粉末为原料,以氢氧化钾、氢氧化钠为活化剂,将沥青焦粉末分别与不同质量活化剂研磨干混,在镍反应器中活化1h,升温速率为5℃·m i n-1,活化温度为750℃,降温后取出样品,在10%的盐酸溶液中浸泡24h后用去离子水清洗至中性,再在100℃下烘干。
研究表明,当浸渍比为1∶5时,以氢氧化钾为活化剂所制样品的B E T比表面积高达2939m2·g-1、孔容为1.43c m3·g-1;而以氢氧化钠为活化剂所制样品的B E T比表面积和孔容分别只有1098m2·g-1、0.53c m3·g-1。
氯化锌活化法是将原料在一定浓度的氯化锌溶液中浸渍一段时间,在适宜条件下进行炭化、活化,是比较成熟的活性炭制备工艺。
氯化锌活化法使用的原料有限,要求含氧量不低于25%、含氢量不低于5%。
由于氯化锌具有较强的脱羟基和脱水的作用,在高温下产生的水蒸气能够与原料炭化体作用,从而产生不同的孔道结构。
而影响活性炭产品的因素主要有:原材料颗粒的大小、浸渍比、活化剂、浸渍时间、活化温度、炭化温度、活化时间等[22,23]。
李冰等[24]以长柄扁桃壳为原料、氯化锌为活化剂,通过正交实验得出最佳活化工艺条件为:氯化锌溶液的质量分数50%、活化温度600℃、活化时间90m i n。
在此工艺条件下,制备的活性炭得率为44.76%、碘吸附值为883.78m g·g-1、亚甲基蓝吸附值为165m g·g-1、比表面积为1633.08m2·g-1、累计孔容为2.53m L·g-1、平均孔径为9.68n m,用于处理印染废水时,脱色率达到99. 57%。
1.3化学物理活化法化学物理活化法是在原料中加入一定比例的活化剂进行改性浸渍处理,然后加工成型,经过炭化和活化,制备具有特殊性能的活性炭[10]。
通过化学浸渍处理,原料活性得到提高,在材料内部能够形成大量的传输通道,这些都有利于活化剂进入孔隙内刻蚀,形成大量微孔、中孔和大孔。
根据活性炭用途的不同,化学物理活化法可以通过改变浸渍条件,制得所需孔径分布的活性炭。
化学物理活化法所制备活性炭的表面具有特殊官能团、高比表面积和大量中孔,且具有提高吸附大分子的能力和选择性吸附能力[13,25,26]。
1.4微波活化法微波加热是通过物质内部粒子与高速交变的电磁波相互作用,使电磁能转变为热能。
与传统加热方式相比,微波在活性炭的制备中显示了独特优势:同时内外加热,加热速度快,选择性较好,污染程度小,过程易控制等[14,26]。
康琴琴等[27]以核桃壳为原料、以碳酸钾和氯化锌为活化剂,采用微波活化法制备了以1~10n m孔径为主的活性炭,在微波功率为600W、辐照时间为6m i n、剂料比为1∶2时,制得的核桃壳活性炭比表面积为1003.8m2·g-1、碘吸附值为1073.8m g·g-1,对双酚A的吸附容量远远大于商业活性炭。
随着人们环保意识的加强,对低能耗技术要求的提高,微波技术在活性炭制备中的应用会越来越广泛。
2活性炭的再生目前,利用煤、石油等不可再生资源制备的活性炭占有很大的比例,若将失活的活性炭丢弃会造成可再生资源的浪费。
因此,活性炭的再生势在必行。
当活性炭使用一段时间后,由于吸附的杂质堵塞活性炭的孔隙致使其吸附能力逐渐下降以至完全丧失,最终成为“饱和炭”[28,29]。
活性炭再生,是指通过外界刺激如化学方法、物理方法或生物方法等,使活性炭外部环境发生变化,将吸附质从活性炭上脱附,恢复其活性及吸附性能,从而使活性成分重新活化而不改变活性炭原有结构,达到重复使用的目的[28,30]。
活性炭的再生条件由再生活性炭的类型和吸附物质的性质决定,一般再生活性炭的吸附率、再生得率都有所下降。
活性炭再生指标主要有再生吸附性能、再生质量损失和颗粒强度[31]。
随着活性炭应用领域的不断扩大,对活性炭再生技术的深入研究,多种经济、安全、可靠的再生技术日趋成熟[32]。
活性炭的再生方法很多,如热再生法、化周琴等:活性炭的制备及再生研究进展/2013年第12期学再生法、生物再生法和微波再生法等[32-34]。
2.1热再生法热再生法是在高温加热的条件下,性质不同的吸附物质分别以解析、炭化、氧化的形式从活性炭的表面及孔隙中解析,活性炭被堵塞的孔隙打开,从而使活性炭恢复吸附性能[33]。
热再生一般经过干燥、炭化、活化三个过程。
通常以惰性气体作为热再生的介质,其再生温度一般在250~1000℃。
目前常见的热再生装置有多层炉、流动层炉、回转炉等[33]。
热再生法耗时短、产率高,所得再生活性炭几乎可以吸附所有物质,但该法能耗高,特别是干燥过程中碳的损失率在5%~10%,存在机械强度下降、比表面积减小、表面化学结构发生改变、操作费用高等缺点[34]。
2.2化学再生法化学再生法分为反应再生法和溶剂萃取再生法。
反应再生是指利用酸或碱来改变溶液的酸碱度,从而使吸附质脱附。
其应用范围有限,只有活性炭的吸附值受p H值影响很大时效果才比较明显,否则效果有限[14,35]。
溶剂萃取再生是根据相平衡原理,改变活性炭、溶剂以及吸附质三者之间的相平衡条件,如:溶剂的p H值、温度等,使吸附质从活性炭上脱附。
溶剂萃取再生根据所用溶剂的不同又分为有机溶剂再生和无机溶剂再生。
常用的有机溶剂主要有乙醇、丙酮、甲醇和苯,无机溶剂主要有盐酸、硫酸、氢氧化钠等[14]。
化学再生法的优点是:活性炭损失不大且孔道结构变化小,对吸附质基本没有选择性,吸附质可以回收再利用;缺点是:溶剂使用后如果处理不当易产生二次污染,有的再生活性炭和溶剂很难分离。