论文部分内容阅读
活性炭是一种具有较大比表面积与发达孔隙结构的多孔碳材料,按形状一般分为粉末活性炭与成型活性炭。其中,成型活性炭与粉末活性炭相比,在储存、运输及使用过程中极具优势,易于满足不同行业的多种需求,所以成型活性炭作为新一代的吸附材料逐渐得到发展。为克服目前生物质成型活性炭制备方法中,须加入水分使生物质原料捏合塑化成型所导致的耗能耗时、活化剂回收困难等问题,本文提出将固体活化剂与生物质粉末共同粉碎至一定粒度并混合均匀,依靠生物质自身木质素、纤维素等相关组分的软化粘结作用干法成型,避免了水分的引入以及后续过滤、干燥等步骤,以此简化生物质自成型活性炭的制备工艺。以生物质锯末为原料,氯化锌为活化剂,以碘吸附值为评价指标,采用单因素实验法研究了盐料比(氯化锌与生物质质量比,下同)、活化温度、活化时间及成型密度(氯化锌与生物质混合物料的成型密度,下同)4个因素对自成型活性炭活化效果的影响规律,确定了干法制备微孔型生物质自成型活性炭的较优工艺条件为：盐料比为2.0：1,活化温度为550℃,活化时间为40min,成型密度为1.5g·cm-3。在此工艺条件下制备得到的生物质自成型活性炭,其碘吸附值为1322.7mg·g-1,BET比表面积为2010m2.g一,初步证明了干法制备微孔型生物质自成型活性炭工艺的可行性。以生物质锯末为原料,氯化锌为活化剂,以亚甲基蓝吸附值为评价指标,采用单因素实验法研究了盐料比、活化温度、活化时间及成型密度4个因素对成型活性炭活化效果的影响规律,确定了干法制备中孔型生物质自成型活性炭的较优工艺条件为：盐料比为1.0：1,活化温度为950℃,活化时间为60min,成型密度为1.4g·cm-3。在此工艺条件下制备得到的生物质自成型活性炭,其亚甲基蓝吸附值为387mg·g-1, BET比表面积为2104m2·g-,且中孔率高达71.8%,验证了该种简化工艺对制备中孔型生物质自成型活性炭材料的可行性。在单因素实验的基础上,采用响应面法对干法制备生物质自成型活性炭工艺过程中的4个影响因素进行了优化分析。经优化得到碘吸附值最高的活性炭制备工艺条件为：盐料比为2.5：1,活化温度为760℃,活化时间为40min,成型密度为1.7g-cm-3；得率最高的活性炭制备工艺条件为：盐料比为1.0：1,活化温度为600℃,活化时间为50min,成型密度为1.6g·cm-3；强度值最高的活性炭制备工艺条件为：盐料比为1.0：1,活化温度为720℃,活化时间为70min,成型密度为1.45g"cm-3。并在此基础上,通过实验验证了所建立模型的可靠性。