生物质制备活性炭的基础研究

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目前制备活性炭的原料一般为煤基和石油基,而且也实现了工业化生产。现在采用的活化技术一般为化学活化法、物理化学活化法、微波加热法等等,随着石油和煤等化石资源逐渐减少,亟需找到一种替代产品,而生物质资源十分丰富,怎样更加有效的利用这些生物质能源,引起人们的重视和关注。  本文首先对国内外关于生物质制备活性炭的研究进展进行了论述,分析了各种制备活性炭的原料,各种制备活化技术的优缺点,并结合分析,提出了使用CO2活化和H3PO4活化制备颗粒和成型活性炭的思路,并对活性炭进行了BET、XRD、傅里叶红外变换等手段表征,主要的研究工作如下:  1.在CO2活化制备活性炭的研究方面,本文对生物质的炭化阶段的温度、时间、N2流量等进行了研究,结果表明在活化温度为450℃,时间为70min条件下半焦的产量相对于高温条件下更高。对不同浓度CO2活化方面进行了对比实验,结果表明,并不是CO2浓度越高性能越好,而是在CO2浓度为80%时,制备的活性炭的比表面积、孔体积、吸附性能为最佳。  2.在磷酸活化制备成型活性炭的研究方面,本文对磷酸与生物质的固剂比、浸渍时间、干燥温度等方面进行了研究,结果表明,在固剂比为1∶1,干燥和浸渍温度和时间都为85℃和2.5h时,最终压制成型效果好。在活化阶段,考察了不同浓度的磷酸、不同的活化温度和不同的活化时间,结果表明,500℃制备的成型活性炭的比表面积、孔体积、强度、表观密度方面最佳,磷酸浓度为55%时制备的成型活性炭的效果比浓度为40%时的好。  3.使用Dohelert设计法优化H3PO4活化制备成型活性炭,通过考察产率和强度与活化时间及温度的关系,确定最佳的磷酸活化制备成型活性炭的工艺条件。
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