活性炭的酸改性及其在乙炔氢氯化反应中的应用

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活性炭手册

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活性炭手册一、活性炭过滤原理活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。

水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高达3 0 C以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。

当水质呈酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。

所以,水质的P H不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。

活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。

但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。

如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。

所以,活性炭应定期清洗或更换。

活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。

一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。

所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中,难以控制,很少采用。

颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。

活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。

注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。

新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有墨黑色水流出。

活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2〜3厘米厚的海绵,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2〜3个月后,如果过滤效果下降就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换。

二、影响粒状活性炭应用的主要性质应用粒状活性炭,尤其大量应用,最影响效果和成本的活性炭主要性质是:吸附量;压降或床层膨胀;抗磨性;大小、水分、灰分、pH值和可溶物。

应用较为大量的粒状活性炭都装在柱型设备中,就要讲究压降(压头损失)或床层膨胀,是设计炭柱的必要因素。

压降由微粒大小和大小分布所决定。

床层膨胀由微粒大小、形状和大小分布以及微粒密度所决定。

大量使用粒状活性炭时,常加水以泵输送和以运输带脱水,因此要重视活性炭的损失量,讲求活性炭的抗磨性。

活性炭吸附富集测定矿石中的金

活性炭吸附富集测定矿石中的金

活性炭吸附富集测定矿石中的金梁慧贞祁之军(青海省核工业地质局检测试验中心,青海西宁810001)应用科技脯要j将台金试样在660℃左右灼烧除硫后,用盐酸和王水溶解,再用活性炭吸附富集金,然后将吸附了金的澎陇;t在700—800SC-F&化,使金被还原成单体全,最后将单体盒溶于王水后在原子吸收光谱叔E进行测定。

即可得出试样的金含量。

饫罐词】活B泼;吸附富集;原子吸收光谱叙0然界中,金主要以元素形态散布在岩石层或砂矿中,传统简便的测定是碘置法滴定完成,相对偏差大,引入的误差较多,满足不了生产的要求,特别是在现在经济的时代,容易引发商业纠纷,为此采用活性炭吸附金、灰化后溶解定容,在原子吸收上直接测定,克服了碘量法滴定存在的不足。

地质矿样中金的测定—般要进行分离富集,常用富集方法有火试金、活性炭吸附、泡塑吸附等方法,之后采用容量法、原子吸收法、发射光谱法、比色法测定笔音采用活性炭动态吸附分离富集金,在稀土水介质小,用火焰原于吸收法直接测定金,方法简便,易于操作,精密度、准确度均较好,用于实验室对地质样品中金的大批量测定,结果令人满意。

1实验部分1.1仪器及仪器工作条件1)自动控温马弗炉:O一120a℃:2)真空泵:3)过滤装置;4)原子吸收光谱仪:附金空心阴极灯。

工作条件:波长2428nm,灯电流3B m A,狭缝带宽02nm,乙炔压力Q02M Pa,箕体压力02M Pa12化学试荆和标准溶液1)盐酸分析纯:+2)硝酸分析纯;3)王水(1+1):4)活性炭:分析纯(在2%的氟化氢铵中浸泡三日后,抽滤,以2%的盐酸及蒸馏水洗净氟根,自然风干)。

5)氯化钠溶液:25%6)金标准溶液:称取1D000高纯金(99,9%)置于250m L烧杯中,加入10ra L王水,在电热板上加热溶解,蒸发至l Jl J x体积,移至水浴上蒸干,加入2m L25%氯化钠溶液,再加入2m L盐酸蒸干(反复三次),加入200/o盐酸20m L温热溶解后,移入1000m L容量瓶中,用20%盐酸稀释至刻度,混匀。

单管侧线平台在乙炔氢氯化反应催化剂研发中的应用

单管侧线平台在乙炔氢氯化反应催化剂研发中的应用
1 背 景
响, 通常采用纯度较高的钢瓶气进行实验。 2 . 2 单管侧线试验 为了确保实验室研发 的催化剂适合工业化条 件、 摸索催化剂 的具体使 用条件 、 初步确定生产 工
艺路 径 , 同时 建 立 与 实验 室微 反 实 验 数 据 的联 系 。 在 完 成催 化 剂 的实 验 室研 发 之后 , 搭 建单 管侧 线平
五” 期 间重 点 防 治重 金 属 污染 。提 出 行业 汞 资 源减 量化 、 无 汞 化 的发 展 目标 。 石 化 联 合 会 也 提 出 了
催化剂的活性、 寿命。 2 _ 3 反应 器 中试 试验 模拟 工业条件测试后 的催 化剂 填装到工业化 放大 的反应器 中, 通过具体反映数据 , 进一步确定

41—
石 河子科 技
总第2 0 9 期
剂 依然 是参 与 气 固相 反应 过 程 , 在单 管 反应 器 的设 计 中尽 可能 的考虑 接 近现有 工业 化 的工艺 条件 。 3 . 2 单管侧 线平 台流 程
该平台共组装 4 组单管反应器 , 对两种实验室 评价优异的新型 固汞催化剂与工业上普遍使用 的 高、 低汞催化剂进行各项性能对 比试验。每 台单管 反应器设计 容积 为 4 . 5 L , 催化剂填装量 约 3 K g 。试
2 . 1 实验 室研 究
通 常情况下 , 单管侧线反应器在设计时必须考 虑催化剂 的填装量 、 填装方式 , 对 于涉及反应过程
有 热 交 换 的 催 化 反 应 还 需 考 虑 反 应 器 换 热 方 式 单 管反 应 器 的催 化剂 填 装量 与 反应 器 空 速相 关 , 填 装 方 式 的 设 计 考 虑避 免催 化 剂 搭 桥 及 催 化剂 取 样

电石法生产PVC生产工艺

电石法生产PVC生产工艺

聚氯乙烯厂生产流程叙述一. 乙炔车间1.1. 原料岗位生产流程叙述:袋装电石用小车运到鄂式破碎机旁,将电石从袋里倒出放入破碎机破碎,经皮带机送到料仓内。

1.2. 加料岗位生产流程叙述:与原料岗位联系把电石运到料仓,加料到计量斗。

用氮气置换一贮斗后,打开活门向一贮斗加入电石。

(加料时开氮气阀门以置换排除贮斗内空气,防止加料时发生燃烧爆炸事故)1.3. 发生岗位生产流程叙述:二贮斗中的电石,由电磁振动输送器连续加入发生器内,电石与水在发生器内发生反应,生成的粗乙炔气由发生器顶部逸出,经渣降捕集器、正水封、冷却塔进入清净系统及气柜中。

“水”由工业水和废次钠及电石上清液一起连续加入渣浆捕集器,然后流入发生器内,以维持发生器温度在75℃~90℃,并保持发生器内的液位;电石分解后的稀电石渣浆,从溢流管不断溢出,浓渣浆及其它杂质由发生器内耙齿耙至底部,定期排出。

当发生器压力高于10000Pa时,乙炔气由安全水封自动放空,当发生器压力降低时,乙炔气由气柜经逆水封进入发生器,保持发生器正压;乙炔气在渣降捕集器经初步冷却及洗涤后,进入正水封,然后进入喷淋冷却塔和填料冷却塔,将乙炔气降温到常温,进入清净系统。

1.4. 清净岗位生产流程叙述:乙炔气由冷却塔顶部出来进入水环泵,加压送入1#清净塔和2#清净塔,用次氯酸钠溶液直接喷淋,使粗乙炔中的PH3、H2S等杂质氧化成H3PO4、H2SO4等酸性物质;再送入中和塔,与从塔顶喷淋而下的5~13%浓度的碱液逆流接触,中和粗乙炔气中的酸性物质,乙炔气(乙炔气纯度>98.5%)从塔顶出来后送合成车间。

清净塔所用的NaClO是由泵从NaClO高位槽抽到2#清净塔使用,2#清净塔使用过的NaClO 再由泵打到1#清净塔使用,1#清净塔使用过的废NaClO排到废水槽供给发生使用。

1.5. 压滤岗位生产流程叙述:电石渣浆从发生岗位溢流到浓缩池后,用渣浆泵打到程控压滤机,通过压滤形成渣饼和清液,程序设定松开、取板、拉板卸下渣饼,最后铲车装车运到料场;清液水先经过热水泵送上凉水塔,冷却后的清液用冷水泵打到乙炔车间。

化工工艺习题(含答案)

化工工艺习题(含答案)

1.基本有机化工产品是指什么?基本有机化工产品:乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、苯乙烯、醇、醛、酮、羧酸及其衍生物、卤代物、环氧化合物及有机含氮化合物。

2.衡量裂解结果的几个指标:转化率、产气率、选择性、收率和质量收率。

X:单程转化率,总转化率Y:单程收率,总收率(4). 产气率产气率=气体总质量/原料质量*100%3. 乙烯液相加氯生产二氯乙烷的反应机理是什么?乙烯氧氯化生产氯乙烯的反应机理是什么?甲烷热氯化反应机理是什么?(1)乙烯加氯反应原理乙烯与氯加成得到1,2-二氯乙烷:CH2=CH2+Cl2=======>ClCH2CH2Cl+171.5kJ放热反应◊采用液相催化氯化法◊利于散热。

溶剂:产物1,2-二氯乙烷本身;反应类型:离子型;催化剂:盐类,三氯化铁(FeCl3)。

反应机理:FeCl3 + Cl2 =======> FeCl-4 + Cl+Cl+ + CH2=CH2 ========> CH2Cl-CH+2CH2ClCH+2+FeCl-4======>CH2ClCH2Cl+FeCl3(2) 乙烯氧氯化生产氯乙烯的反应机理: CH2=CH2+Cl2 =======> ClCH2CH2Cl(1).100%(2).100%100%X S =⨯=⨯=⨯转化率()参加反应的原料量转化率通入反应器的原料量选择性()实际所得的目的产无量选择性按反应掉原料计算赢得的目的产物转化为目的产物的原料量反应掉的原料量(3).100%100%=⨯=⨯收率和质量收率(Y )转化为目的产物的原料摩尔数收率通入反应器原料摩尔数实际所得目的产物的质量质量收率通入反应器的原料质量CH2=CH2+2HCl+0.5O2 =======>ClCH2CH2Cl+H2O2ClCH2CH2Cl 2CH2=CHCl + 2HCl(3) 甲烷热氯化反应机理:链引发.Cl2 ----->2Cl加热链传递Cl + CH4 -----> CH3 + HClCH3 + Cl2 -----> CH3Cl + Cl4. 目前氯乙烯生产的主要方法有哪几种。

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

第13卷第5期2019年5月Vol.13,No.5May 2019环境工程学报Chinese Journal ofEnvironmentalEngineering E-mail:cjee@ (010)62941074谢子楠,徐泽棣,任富忠,等.废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能[J].环境工程学报,2019,13(5):1194-1201.XIE Zinan,XU Zedi,REN Fuzhong,et al.Mercury leaching from waste mercury catalyst and the absorption property of regenerated activated carbon[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2019,13(5):1194-1201.废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能谢子楠1,*,徐泽棣2,任富忠1,杨辉1,范芳焯11.铜仁学院材料与化学工程学院,铜仁5543002.贵州省铜仁市鸿发含汞产品处置有限公司,铜仁554300第一作者:谢子楠(1988—),女,硕士,副教授。

研究方向:资源化工与绿色化工过程。

E -mail :xzn8821@ *通讯作者摘要对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6mol ·L -1HCl 溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65℃、浸出反应时间为90min 和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg 2+的优化浸出率为61.25%。

采用扫描电镜(SEM)、Brunauer -Emmet -Tller(BET)比表面积等方法分析再生活性炭特征。

结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为:焙烧温度850℃,焙烧时间90min 。

得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5mg ·g -1,BET 表面积为704.25m 2·g -1,平均孔径为3.28nm 。

酸碱改性活性炭对甲醛吸附性能的研究

酸碱改性活性炭对甲醛吸附性能的研究

环境科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald69DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.30.069酸碱改性活性炭对甲醛吸附性能的研究杨威 蔺勇智(无限极(中国)有限公司 广东广州 510663)摘 要:当前人们为了美化自身的生活环境,会频繁地对自己的居住场所进行装修,而这个过程需要消耗许多建筑材料。

这些建筑材料常常会会发出许多有害的习题,影响室内的环境质量。

甲醛是其中最为人所知晓的一种,目前最常见也是效果比较良好的清除手段就是采用活性炭对其进行吸附。

而常规的活性炭对其的吸附能力是十分有限的,但如果采用酸碱对其进行改性,那么就能使其能力出现显著增强。

如果能将这一点良好地利用在对空气进行净化方面,那么就可以取得良好的效果。

关键词:甲醛 活性炭 吸附中图分类号:TQ424.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)10(c)-0069-02增强活性炭对甲醛的吸附能力,通过改性的方式是最有效的方法。

就大部分物质而言不同改性方式产生的作用存在着较大差异,活性炭也不例外。

对其进行改性实验通常会使用一些常见的酸性或者碱性物质来完成,例如乙二酸、氨气的水溶液等。

对不同物质起到的改性效果进行对比可以分析出采用哪种物质能使活性炭净化空气的效果更好。

1 甲醛的危害及吸附方式1.1 甲醛的危害甲醛是一种有机物,可以溶于水制成具有防腐以及杀菌功能的溶液,我们通常称之为福尔马林,这种溶液是有毒的,如果对其进行持续性加热,那么其会很大程度地挥发。

甲醛本身有着较大的气味,所以混合在空气中人是可以很容易发现的。

甲醛在现代工业中有着很多的用途,溶于酒精后可以保存一些容易与空气发生反应的气体,也可以对一些容易腐烂的物质进行处理,还可以在一些物质的置备过程中发挥作用。

由于在制造一些装修过程中的材料时需要用到甲醛,其会以固态保留在这些材料中,这也就是在房屋在进行装修后会有较大的甲醛气味的原因。

pvc生产-顶岗实习报告

pvc生产-顶岗实习报告

Pvc生产毕业实习报告系部:专业:班级:学生姓名:学号:xxxx年x月xx日毕业实习任务书1.时间:2。

实习单位:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx3。

实习目的:掌握氯乙烯生产原理、工艺流程和操作指标4。

实习任务:①结合本次毕业实习目的,认真按照自己实习过程中所去实习单位发展及生产概况,联系自己专业知识在实际当中的应用,总结自己的心得体会。

②作好实习笔记,对自己所发现的疑难问题及时请教解决。

③内容应涉及到每个实习单位,论述详细。

目录1.实习单位及心得体会 (4)1.1单位名称:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx (1)1。

2心得体会 (1)2.氯乙烯生产原理 (2)2。

1混合脱水 (2)2.2氯乙烯转化 (2)2。

4盐酸脱吸 (2)2.5氯乙烯压缩精馏 (3)2.6尾气吸附 (3)3.原材料—反应物性质介绍 (3)3.1乙炔 (3)3。

2氯化氢 (3)3.3氯化汞 (4)3。

4活性炭 (4)3。

5氢氧化钠 (4)3。

6二氯乙烷 (4)4. 工序产品—氯乙烯(单体)性质介绍 (4)4.1产品说明 (4)4.2物理性质 (4)5。

压缩岗位操作任务介绍 (6)5。

1压缩岗位操作规程 (6)5.2主要工艺流程 (7)5。

3开机前准备工作 (7)5。

4压缩机启动 (7)5。

5压缩停机 (7)5.6压缩机运行中注意事项 (8)5。

7正常操作工艺控制参数 (8)6。

精馏岗位操作规程 (8)6.1生产原理 (8)6。

2工作任务 (9)6.3主要工艺流程简述 (9)7. 自我感受 (10)8.社会需求及专业发展、自我定位 (10)9.周记 (11)实习报告前言内容PVC即聚氯乙烯,它是世界上产量最大的塑料产品之一,价格便宜,应用广泛,聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。

根据不同的用途可以加入不同的添加剂,聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。

在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂,可制成多种硬质、软质和透明制品。

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活性炭的酸改性及其在乙炔氢氯化反应中的应用凌思;吴广文;熊齐;胡争朋【摘要】使用不同的酸性试剂(柠檬酸、磷酸、硝酸)对活性炭进行改性,利用BET、红外光谱、SEM等手段对样品改性前后结构进行了表征,并在固定床反应器上对其在乙炔氢氯化反应中的催化活性进行了测试.实验结果表明:使用不同的酸性试剂进行改性时,各样品的孔道结构和表面化学性质不同,并不同程度地提高了催化剂的活性.用硝酸改性后,比表面积及孔体积有所降低,但平均孔径有所增大,因大大提高了表面含氧酸性基团的含量,催化剂活性最好,其初始转化率可达到71.8%;用磷酸改性时,比表面积下降最大,但因引入了磷酸根使活性增加;当用柠檬酸改性时活性增加不大.另外,由于硝酸的强腐蚀作用,用硝酸改性时,过高浓度或处理时间过长不利于提高催化剂的活性,浓度为5 mol/L为宜,时间为6h最佳.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】5页(P46-50)【关键词】活性炭;酸改性;乙炔氢氯化;催化剂【作者】凌思;吴广文;熊齐;胡争朋【作者单位】武汉工程大学新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,武汉430073;武汉工程大学新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,武汉430073;武汉工程大学新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,武汉430073;武汉工程大学新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,武汉430073【正文语种】中文活性炭由于发达的孔隙结构、大的比表面积、强的吸附能力、良好的化学稳定性及其独特的表面官能团等优点,被广泛应用于吸附和催化等领域[1]。

研究表明,活性炭孔道结构及表面化学性质是影响催化剂活性不容忽视的因素[2]。

孔隙结构主要指活性炭的比表面积、孔体积及孔径分布,决定了活性炭的吸附速率和吸附容量[3]。

表面化学性质主要是指活性炭表面化学基团及其分布情况,活性炭的表面官能团作为活性中心支配着活性炭的表面化学性质,决定了其吸附选择性、催化特性、亲疏水性质及酸碱性质等[4]。

普通活性炭存在灰分高、孔体积小、微孔分布过宽等缺点。

因而可以通过对活性炭改性来除去残留在表面和孔道内的灰分及杂质,将封闭孔道打通来优化孔隙结构,并引入一些官能团赋予其特殊的性能,同时改善表面化学性质来加强活性炭与活性金属间的强相互作用,从而增加吸附性能及催化活性。

活性炭的化学改性主要有氧化改性、酸改性、碱改性、氮改性、还原改性、负载杂原子或化合物改性等方法。

酸改性活性炭是比较有效的改性手段之一,常用的酸改性剂有硝酸、盐酸、柠檬酸、双氧水、次氯酸、硫酸等试剂[5]。

乙炔氢氯化反应催化剂的研究多是集中在活性组分的筛选上,对改性的研究不够深入,并且用硝酸、磷酸、柠檬酸等酸改性剂改性活性炭后,比较改性效果对乙炔氢氯化反应活性影响的研究也鲜有报道,此外,无汞催化剂的研究一直未取得突破性进展。

因此,本研究选用硝酸、磷酸和柠檬酸对活性炭改性,采用真空浸渍法载入活性组分制备无汞催化剂,并将其应用于乙炔氢氯化反应中考察各改性样品的催化活性及选择性情况。

1.1 催化剂制备1.1.1 活性炭改性将50 g未预处理活性炭AC置于烘箱中干燥8 h,分别用5 molL的硝酸将其浸泡12 h、17%的磷酸在80 ℃下将其浸泡6 h、20%的柠檬酸将其浸泡12 h,浸渍液体积大致为活性炭的2倍,保证活性炭全部浸没于改性剂中。

然后用去离子水洗涤至中性,干燥备用。

样品编号分别为AC-1,AC-2,AC-3。

1.1.2 载入活性组分将10% SnCl4+6% CuCl2+2.5% BiCl3+2.5% KCl(均为质量分数)溶于1 molL盐酸溶液中,称取50 g活性炭,用真空泵抽真空40 min,达到一定的真空度后将活性组分真空浸渍于活性炭上,最后将圆底烧瓶置于旋转蒸发仪上在60 ℃下蒸发6 h,干燥备用。

主要试剂规格及来源见表1。

1.2 催化剂表征催化剂的比表面积采用美国麦克仪器公司生产的ASAP 2020C型物理吸附仪进行测定。

红外光谱在德国BRUKER公司生产的TENSOR27 FT-IR光谱仪上进行。

表面微观形貌采用日本电子公司生产的JSM-5510LV型扫描电子显微镜观察。

1.3 催化剂性能评价乙炔氢氯化反应活性评价在内径为25 mm的不锈钢固定床反应器中进行,样品装填量为60 mL。

反应前干燥装置去除水分,然后通入氯化氢活化1 h,再通入乙炔进行反应。

反应产物先用氢氧化钠溶液吸收除去氯化氢气体,再进干燥器除水后用气相色谱仪分析产物组成,TCD检测器,GDX-301填充柱,柱温50 ℃,检测器温度120 ℃,进样口温度100 ℃。

催化剂的活性用乙炔的转化率(XA)和氯乙烯的选择性(SVCM)来评价。

因反应后氯化氢被吸收除去,计算时可把整个反应体系看作体积不变,总体积按1个体积单位计算,计算式[6]如下。

式中:φA为剩余乙炔的体积分数;φVCM为氯乙烯的体积分数。

2.1 改性前后各样品的孔结构参数改性前后活性炭样品的孔结构参数见表2。

由表2可以看出:硝酸处理后的样品比表面积、孔体积都略有减小,和文献[7]报道的一致,主要是经强氧化改性后部分微孔塌陷造成的,经HNO3处理后活性炭中孔率有一定的提高,其平均孔径显著增大,说明经硝酸处理后一定程度上起到了扩孔作用,孔道未被堵塞;经磷酸及柠檬酸处理的样品其比表面积、孔体积明显减小,平均孔径和中孔率都有所增加,可能是部分微孔变成了中孔,其中经磷酸处理后的样品比表面积、孔体积减小程度最大,但中孔数量增加最多,高浓度的磷酸高温处理活性炭后,破坏了其内孔壁表面,使得活性炭的部分中孔或微孔变大。

图l是各样品的N2吸附-脱附等温线。

由图1可见:不同酸性试剂改性前后的活性炭的吸附等温线没有明显差异,吸附等温线的开始部分为Ⅰ型,明显含许多微孔;但各样品表现出典型的H2型滞后回环,因此都属于第Ⅳ类吸附等温线,说明各样品都含丰富的介孔;改性后的样品滞后回环面积都略微增大,说明中孔数量增加。

图2是各样品的孔径分布。

图2显示:经硝酸改性的活性炭孔体积减小不太明显,磷酸和柠檬酸改性的活性炭孔体积显著减小;但改性后孔径分布都比未改性前要宽,平均孔径有所增加,硝酸和柠檬酸改性后的样品孔径分布最宽,磷酸改性后其孔径分布略微变宽。

2.2 改性前后各样品的红外光谱分析图3是样品改性前后的红外光谱。

由图3可以看出:所有的样品峰形相近,在波数3 200~3 400,1 550~1 650,1 070,797 cm-1左右都有明显的谱峰;分别为碳材料的表面酚羟基伸缩振动峰或者吸附水的存在[8]、芳烃双键和双键的伸缩振动峰[9]、C—O—C不对称伸缩振动峰[10]、顺式环氧醚键的伸展振动峰[10];值得注意的是,经硝酸处理后的样品在1 384 cm-1、1 170 cm-1左右出现了微弱的吸收峰,分别为C—O键的特征峰[11],酚基或C—O—C的伸缩振动峰[12],在1 550~1 570 cm-1处的COO-的伸缩振动峰加强了,说明经HNO3氧化后活性炭表面生成了很多酸性含氧官能团;经磷酸处理后的样品在波数1 550~1 570 cm-1处峰也有所加强,表明活性炭表面的羧基数量增加;经柠檬酸处理后的样品,在3 250 cm-1附近的羟基特征峰[13]显著变强,表明羟基数量增加。

2.3 改性前后各样品的扫描电镜分析图4为各样品改性前后的扫描电镜照片。

由图4可知:活性炭为不规则结构形态,孔隙结构高度发达;未改性的活性炭孔道结构中负载着许多片状物质,说明含大量杂质元素及离子,经改性后的活性炭孔周边更加平滑,孔道结构得到了清洗,尤其是经硝酸和柠檬酸改性后的样品孔道都规则而平整,不再有明显的块状杂质,结构整体差异性较小,孔的大小也比较均匀,经磷酸改性后的样品效果不明显;经不同酸性试剂改性后,活性炭的部分骨架消失形成一些孔洞,整体而言,改性后的样品平均孔径都有所增大。

2.4 不同试剂改性对活性的影响经硝酸、磷酸、柠檬酸等酸性试剂改性后的载体,负载活性组分制备成催化剂,在乙炔氢氯化反应中的催化活性见图5。

反应条件:乙炔空速90 h-1,温度130 ℃,V(HCl)V(C2H2)=1.05。

由图5可见:不同试剂改性后活性较未改性都有一定程度的增加;硝酸改性后活性增加最大,其转化率可达到71.8%;磷酸改性次之,柠檬酸改性活性增加不明显。

这是因为硝酸改性主要是氧化改性,含氧酸性官能团总量增多,增加了活性炭的极性及亲水性,使金属盐水溶液更易接近其表面,金属前躯体在载体上分布更均匀,活性组分与载体的作用加强;经磷酸改性后,因引入了磷酸根,作为活性炭表面改性的中心,可提供质子与乙炔形成π络合物,再形成碳正离子,从而表现出较高的催化活性及热稳定性;而经柠檬酸改性后,能增加对Cu2+的吸附,从而能更好地负载活性组分,使催化活性变好。

2.5 不同硝酸改性浓度对活性的影响不同浓度硝酸改性样品上乙炔氢氯化反应的结果见图6。

反应条件:乙炔空速90h-1,温度130 ℃,V(HCl)V(C2H2)=1.05。

由图6可知:用不同浓度的硝酸改性活性炭12 h后其效果不同,当硝酸浓度较低时,因强氧化作用使酸性官能团数量、表面极性及亲水性都增加,活性组分分散性更好,从而其催化性能较未改性更好;随着硝酸改性浓度的增加,总酸性基团的数量不断增加,但硝酸浓度过高时,催化性能又呈下降趋势,甚至其催化性能可能低于未改性的;氯乙烯的选择性变化不大,均大于97.9%;硝酸改性浓度应在5 molL左右为宜。

2.6 不同硝酸改性时间对活性的影响用5 molL硝酸处理活性炭不同时间后,制备成催化剂样品,其催化乙炔氢氯化反应结果见图7。

反应条件:乙炔空速90 h-1,温度130 ℃,V(HCl)V(C2H2)=1.05。

由图7可知:硝酸处理活性炭,短时间内,用硝酸处理活性炭时间越长,活性越好;然而用硝酸处理活性炭过长时间对催化剂的活性反而不利,碱性基团含量会略微增加;改性时间对氯乙烯的选择性无太大影响,均接近于98%;最佳处理时间6 h左右。

(1) 使用不同酸性试剂对活性炭进行改性,对其孔道结构及表面化学性质的影响不同。

改性后的各样品比表面积及孔体积都有所减小,但平均孔径及中孔率都增加,表面化学性质也都发生了变化。

硝酸改性后的样品比表面积及孔体积减小程度最小,平均孔径增量最大,孔道最规则平整,同时引入了极性较强的酸性含氧官能团。

磷酸改性后的样品比表面积和孔体积减小程度最大,平均孔径增量最小,但中孔率最大,引入了磷酸根。

柠檬酸改性次之。

(2) 将不同的改性样品制成催化剂应用于乙炔氢氯化反应,其催化活性不同。

经硝酸改性后制备的催化剂活性最高,其次是磷酸改性,柠檬酸改性的样品催化活性最低,但都较未改性的样品活性好。

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