论文部分内容阅读
随着我国化工行业的迅猛发展,液体危化品在贮存和运输过程中泄露事故频发,给人民的生命财产和自然环境带来了巨大危害。泡沫状多孔碳作为一种良好的吸附材料,在应急处理液体危化品泄露事故方面有着良好的应用前景。本文采用模板法,分别以稻壳炭和颗粒活性炭为碳源、玉米淀粉为黏结剂、聚氨酯泡沫为模板,制备成型的泡沫状多孔碳材料。采用正交试验法,设计考察的因素包括聚氨酯型号、淀粉的质量分数、ZnO与淀粉溶液的质量比、稻壳炭(颗粒活性炭)与淀粉的质量比,碳化温度、碳化保温时间;设计考察的指标包括产品的表观密度、堆密度、收率、压缩强度以及对苯的饱和吸附量;同时利用TGA分析原料的热解行为、SEM观察产品的表观形貌、XRD分析产品的微晶结构、BET测定产品的比表面积,并通过吸附动力学模型的拟合,分析产品对苯的吸附机理。主要研究结果如下:以稻壳炭为碳源的成型的泡沫状多孔碳材料的制备实验研究结果表明:(1)最优工艺条件:聚氨酯型号是35ppi,淀粉的质量分数为9%,氧化锌与淀粉溶液质量比为2:200,稻壳炭与淀粉质量比为1:3;碳化温度为400℃,碳化保温时间为20 min。(2)产品的孔隙丰富,以中孔和微孔为主,多级孔道结构规整有序,同时产品内部存在碳微晶结构和层状结构;(3)由产品对苯的吸附速率曲线可知,产品在对液态苯的吸附过程中最初10 s内基本完成大部分吸附,表明产品具有快速吸附的特点;最大饱和吸附量可达5145 mg/g,表明产品的吸附性能优越。以颗粒活性炭为碳源的成型的泡沫状多孔碳材料的制备实验研究结果表明:(1)最优工艺条件:聚氨酯型号为30ppi,淀粉的质量分数为6%(质量分数),氧化锌与淀粉溶液质量比为3:200,活性炭与淀粉的质量比例为1:3,碳化温度为350℃,碳化时间为50 min。(2)制备的泡沫状多孔碳材料收率主要在40%-60%之间,堆密度相对较大,约在0.4～0.6 g/cm3,孔道结构有序,孔隙丰富,孔隙结构主要以中孔为主。(3)产品对液态苯的饱和量为4873 mg/g,在100 s内完成基本吸附过程,产品的吸附性能良好。