竹炭比表面积影响因素的分析

选用不同种类、年龄的竹材制备竹炭,考察了炭化温度和炭化时间,以及竹材种类、年龄对竹炭的得率、比表面积等指标的影响。结果表明:竹炭得率受炭化温度和时间的影响显著,竹种之间略有差异,而与竹龄无紧密关系;竹炭比表面积主要受炭化温度和炭化时间的影响,在炭化温度800℃、炭化时间2~3 h下,制得竹炭的比表面积最大。     

油茶果壳活性炭的制备及其吸附性能

以废弃的油茶果壳为原料,通过炭化及Na OH活化等工艺可以制备出具有高比表面积和优异吸附性能的油茶果壳活性炭。然而较高的炭化温度不仅造成能源的浪费,而且可能导致油茶果壳活性炭结构及吸附性能的大大减弱;因此,优化油茶果壳活性炭制备工艺,对提高其吸附性能及废弃油茶果壳的增值化利用非常重要。采用单因素实验法探究了炭化温度和Na OH用量等制备条件对油茶果壳活性炭得率、结构及吸附性能的影响,结合扫描电镜(SEM)分析和X射线衍射(XRD)分析对油茶果壳活性炭的结构和微观形貌进行了评价。研究结果表明,随着炭化温度的升高,炭化物得率不断降低,活性炭吸附性能先略微升高后逐渐下降;随着Na OH用量的增加,活性炭得率不断降低,其吸附性能先上升后略有下降。在较佳的工艺条件(炭化温度290℃、碱炭质量比3∶1)下制备的油茶果壳活性炭的比表面积为2 329.1 m2/g,亚甲基蓝吸附量和脱除率分别为1 573.6 mg/g和98.3%。SEM结果表明,所制备的活性炭具有良好的多孔结构,在孔壁上广泛分布有微小的孔道; XRD结果表明,油茶果壳活性炭具有较低的石墨化程度。本研究采用较低的炭化温度和较低的Na OH用量制备出了性能优异的油茶果壳活性炭,对油茶果壳的高值化利用具有重要意义。     

基于响应面法的木质素炭制备工艺优化

为开发生物质导电材料,以木质素为原料,氯化铁为催化剂,通过热解炭化工艺制备木质素炭,并利用响应面法对影响炭产率的4个主要因素即载气流量、升温速率、炭化温度、炭化时间进行了优化。研究结果表明,利用Design-Expert软件的Box-Behnken设计建立的二次多项式模型较显著,当载气流量为1.26 L/min,升温速率为20℃/min,炭化温度为700℃,炭化时间为60 min时,炭产率达到最大值46.04%,与实际值45.86%较为接近,说明优化结果可信。洗涤处理后的木质素炭呈片层堆积状,其结构类似于石墨微晶炭,电阻率为0.353Ω·cm。     

二阶段炭化法制备木炭及其性能研究

以杉木屑为原料,采用二阶段炭化法制备木炭,探讨阶段炭化温度和终态温度对木炭得率、苯吸附值和孔隙结构的影响。结果表明,阶段炭化温度为324℃时,木炭的得率最高;阶段炭化温度为436℃时,木炭的苯吸附值较大、孔隙结构比较发达。终态炭化温度的升高促进了木炭苯吸附值的提高。与一阶段炭化法相比,二阶段炭化法有利于木炭得率、吸附性能、比表面积、微孔容积和中孔容积的提高。     

KOH活化制备高比表面积竹活性炭研究

研究了KOH浸渍量、活化温度、活化时间等因素对活性炭收率、微孔结构和吸附性能的影响，结果表明：当碱，竹比为0．7，炭化温度为500℃，炭化时间为1h，活化温度为800℃，活化时间为20min时，所制得的活性炭的微孔比表面积达2492m^2／g、碘吸附值2382mg／g、亚甲基蓝吸附值558mg／g。     

炭化过程中竹质碳纤维原丝微结构的变化

对炭化温度在300～1 000℃之间的竹质碳纤维原丝进行研究,结果表明:原丝在300～1 000℃之间均出现了(002)衍射峰和(100)衍射峰,且随炭化温度的升高原丝难以石墨化,但其类石墨微晶结构随着炭化温度的升高逐渐趋于规整和有序。300～600℃是原丝孔隙结构发生显著变化的区间,600～1 000℃间原丝的孔隙结构变化较小;300℃以下原丝的热失重率为5.07%,300～600℃间的热失重率达到41.20%,600～1 000℃间的热失重率仅为3.33%。     

椰壳热解炭化热分析研究

椰壳是一种优质活性炭原料,利用同步热重-差热分析仪(TG-DTA)对椰壳的热失重、热效应、热稳定性进行研究,分析了椰壳热解炭化的机理。作者还探讨了椰壳热解温度、升温速度对其炭化得率、分解速率的影响。实验结果表明:在5种升温条件下,椰壳热分析曲线都有两个失重阶段。热解温度区间在200~410℃之间。控制第二失重阶段是椰壳热解炭化的关键,提高升温速率在一定程度上会有利于椰壳热解反应的进行。当升温速率为20℃/m in,此时分解热焓为792.15 J/g,失重为31.925%。热解终温宜选择575℃。为椰壳的炭化工艺优化提供理论依据。     

木质炭化物对挥发性有机污染物吸附性能的研究

本文探讨了炭化温度对木材炭化物的得率 ,还原性 ,pH值 ,苯蒸气、三氯甲烷蒸气吸着率的影响。结果表明 ,30 0～ 90 0℃的炭化温度下 ,木炭的得率随着炭化温度升高而下降 ,并在 6 9 8%～ 2 0 6 %的范围内变化。炭化温度为 70 0℃时 ,产物木炭的比表面积最大 ;80 0℃时 ,木炭元素组成中的 (C H) O的摩尔比值最大 ,这意味着该木炭的还原性最大。木炭水溶液的pH值随着炭化温度上升而增加 ,炭化温度小于 5 5 0℃时呈酸性 ,大于 5 5 0℃时为碱性。炭化温度对木炭环境净化能力有显著的影响 ,6 0 0℃炭化得到的木炭对三氯甲烷蒸气的吸附率最大 ,高达8 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍 ;80 0℃炭化得到的木炭对苯蒸气的吸附率最大 ,达 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍左右。     

炭化温度对竹基活性炭孔结构及电化学性能的影响

以毛竹为炭前驱体,KOH作活化剂,通过调节炭化温度在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的竹基活性炭材料,通过SEM、XRD、BET、直流充放电、交流阻抗和循环伏安等结构与电化学性能分析方法,考察了炭化温度对竹基活性炭材料结构和性能的影响。研究结果表明:随着炭化温度升高,活性炭材料的比表面积与总孔容、中孔孔容均不断减小,微孔比表面积和微孔孔容先增大后减小。其中炭化温度为500℃的样品BAC500比表面积为3447m~2/g,总孔容为1.96cm~3/g,在有机电解液中以1mA/cm~2的电流密度充放电时,比电容高达178.8 F/g,电流密度增大50倍容量保持率为74.6%,显示出良好的功率特性。活性炭材料中存在一定比例的中孔不仅可以改善电极材料的功率特性,而且可以提高微孔的利用率。     

木材炭化机理的研究——炭化方法和炭化条件对杉木间伐材炭化物物性的影响

采用一步炭化法与二步炭化法,加盖炭化法与未(不)加盖炭化法对杉木间伐材木屑在不同炭化条件下进行热解研究,同时结合元素分析方法,探讨了杉木间伐材木屑炭化的固体产物得率及其基本性质的变化规律.研究结果表明炭化温度在400～600℃之间,炭化物得率下降十分明显,此后相对趋于恒定;加盖炭化法的得率高于未加盖法;升温速率对炭化物得率有较大影响.无论是一步炭化法还是二步法,炭化氛围气为空气时的炭化物固定碳含量及炭化物的还原性较氮气高.无论氛围气体是空气还是氮气,炭化物的还原性均随着炭化温度升高而升高.     

炭化条件对竹原纤维炭孔隙结构的影响分析

为研究炭化竹原纤维的特性,进一步提升竹原纤维的使用性能,拓宽竹原纤维的应用领域,采用可控电炉制备了不同炭化温度和不同保温时间条件下的炭化竹原纤维,利用全自动比表面积及孔隙度分析仪测试了炭化竹原纤维的比表面积、比孔容及平均孔径,探讨了炭化条件对其性能的影响。结果表明：随炭化温度的升高和保温时间的延长,炭化竹原纤维的比表面积、比孔容和孔径分布先增大后减小,在较优的工艺条件下,炭化竹原纤维的比表面积和比孔容最大值分别可达819.35m2/g和0.7358cm3/g,平均孔径最小可达2.0836nm。     

木材炭化机理的研究——炭化方法和炭化条件对杉木间伐材炭化物物性的影响

采用一步炭化法与二步炭化法，加盖炭化法与未（不）加盖炭化法对杉木间伐材木屑在不同炭化条件下进行热解研究，同时结合元素分析方法，探讨了杉木间伐材木屑炭化的固体产物得率及其基本性质的变化规律。研究结果表明：炭化温度在400-600℃之间，炭化物得率下降十分明显，此后相对趋于恒定；加盖炭化法的得率高于未加盖法；升温速率对炭化物得率有较大影响。无论是一步炭化法还是二步法，炭化氛围气为空气时的炭化物固定碳含量及炭化物的还原性较氮气高。无论氛围气体是空气还是氮气，炭化物的还原性均随着炭化温度升高而升高。     

山苍子核渣生物质炭制备与性能分析

采用缺氧状态下进行热解,以水蒸气法提取精油的山苍子核渣为原料,测定不同热解温度下生物质炭的炭得率、灰分、挥发分、pH、固定碳、亚甲基蓝的吸附值,研究不同炭化温度对山苍子核渣生物质炭的特性影响。热解实验表明:随着炭化温度从300℃升温到600℃,炭得率和挥发分均逐渐降低,灰分和固定碳则逐渐升高,pH值逐渐升高。在温度为300℃时,山苍子核渣生物质炭的炭得率为(52.49±2.14)%、挥发分为(46.45±0.55)%、灰分为(3.37±0.47)%,通过计算得到固定碳为(50.18±1.02)%、pH值为6.68±0.10;在温度600℃时,山苍子核渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为56.08 mg·g~(-1)。实验结果表明炭化温度为600℃时,山苍子核渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附效果最好,可作为一种新型潜在的生物质炭材料。     

水蒸气活化法制备松子壳活性炭的研究

以废弃的松子壳为原料,采用水蒸气活化法制备松子壳活性炭,系统研究了炭化温度、活化温度、活化时间、活化剂用量等关键工艺因素对活性炭产品性能的影响,分析其对碘吸附值和亚甲基蓝吸附性能的影响。结果显示,松子壳活性炭最佳工艺条件为:炭化温度为500℃、活化温度为860℃、活化时间为90 min、水蒸气流量为2.5 m L/min,此时松子壳活性炭得率为26.08%,碘吸附值为1 338 mg/g,亚甲基蓝吸附值为300 mg/g。松子壳活性炭孔径主要集中在3 nm左右,其平均孔径为2.396 nm,BET比表面积为105 2.68 m~2/g,总孔容积为0.630 6 cm~3/g,微孔容积为0.355 8 cm~3/g,占总孔容积的56.43%。     

以浸提兴安落叶松锯末为原料制备高比表面积活性炭

以超声波浸提法提取阿拉伯半乳聚糖后的兴安落叶松锯末为原料,KOH为活化剂,惰性气氛条件下程序升温活化,研制高比表面积活性炭.系统分析了碱料比、活化温度、活化时间、活化剂加入方式与种类、预炭化对活性炭比表面积、碘吸附值和得率的影响.以低温液氮吸附分析了活性炭的比表面积,通过苯酚的等温吸附测试了活性炭的吸附性能.结果表明浸提锯末为制造高比表面积活性炭的适宜原料,在最佳条件500℃预炭化1 h,750℃活化1 h,固体KOH为活化剂,碱料比41(质量比)时制得的活性炭比表面积为2 659.4 m2/g,对苯酚的吸附容量为570 mg/g.     

以浸提兴安落叶松锯末为原料制备高比表面积活性炭

以超声波浸提法提取阿拉伯半乳聚糖后的兴安落叶松锯末为原料，KOH为活化剂。惰性气氛条件下程序升温活化，研制高比表面积活性炭。系统分析了碱料比、活化温度、活化时间、活化剂加入方式与种类、预炭化对活性炭比表面积、碘吸附值和得率的影响。以低温液氮吸附分析了活性炭的比表面积，通过苯酚的等温吸附测试了活性炭的吸附性能。结果表明：浸提锯末为制造高比表面积活性炭的适宜原料，在最佳条件：500℃预炭化1h，750℃活化1h，固体KOH为活化剂。碱料比4：1（质量比）时制得的活性炭比表面积为2659．4m^2／g，对苯酚的吸附容量为570mg／g。     

两步炭化法制备高活性木炭

500℃下炭化杉木屑,再将此炭化料在较高温度下,进行第二步炭化,制得高活性木炭。讨论了温度、保温时间、升温速率等因素对产品吸附性能的影响。结果表明,随着温度的升高、保温时间的延长,亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、苯吸附值呈现上升趋势;随着升温速率的增大,得率、亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、苯吸附值呈现下降趋势。在相对较优的实验条件下,制得了亚甲基蓝吸附值为330 mg/g,碘吸附值1 068.3 mg/g,苯吸附值105.28 %、得率为14.29 %的高活性木炭。研究认为两步炭化有利于进一步提高木炭的比表面积及吸附性能。第二步炭化时,在微量空气的作用下,对木炭产生了活化效果。研究表明,两步炭化法工艺比较简单,对设备要求不高。     

稻壳连续式炭化工艺及其性能研究

采用自主研制的连续式炭化炉进行了稻壳炭化试验,对不同炭化温度和稻壳炭出料速度对炭化得率、稻壳醋液得率以及稻壳炭性能的影响进行分析,结果表明:最佳出料速度随炭化温度的升高呈上升趋势,且两者呈线性相关,其相关方程为y=0.0125x-2.25,R~2=1;炭化优化工艺对稻壳炭的p H值(8.06~9.00)、热值(19 350~20 980 J/g)、固定碳含量(40.92%~45.15%)等性能指标以及稻壳醋液性能的影响较小,各处理稻壳炭能够符合栽培基质用途要求;炭化温度260±10℃、10min出料1.00 L时稻壳醋液得率55.28%,明显高于另外3个炭化工艺,适合以稻壳醋液为主要目标产品的生产;而炭化温度320±10℃、10 min出料1.75 L时,稻壳炭的生产效率最高,适合以稻壳炭为主要目标产品的生产。     

喷雾热解制备落叶松基炭球及其电化学性能

以落叶松木粉为原料,木粉液化后与甲醛制得落叶松基树脂,并以树脂作为碳前驱体,利用超声波喷雾热解法制备落叶松基炭球(LCSs)。通过改变炭化温度和落叶松基树脂质量分数制备得到不同的LCSs样品,采用SEM、TEM、N_2吸附-脱附等温线、XRD、Raman对LCSs的表面形貌、孔结构、晶型结构和石墨化程度进行表征,并对样品的电化学性能进行测试。研究结果表明:所制备的LCSs为无定形的规则球形结构,在炭化温度900℃、落叶松基树脂质量分数1%下制备得到的样品LCSs3的比表面积高达626.6 m^2/g,总孔容达到0.345 cm^3/g;在6 mol/L KOH电解液中,电流密度为0.2 A/g时比电容为309 F/g,当电流密度增加到5 A/g时,比电容为173.7 F/g,其比电容保持率为56%,显示了优异的倍率性能。     

竹节制备高比表面积活性炭的研究

以竹节为原料，采用KOH化学活化法制备高比表面积活性炭。研究了炭化温度、活化温度和KOH与生节炭的质量比对活性炭的收率和吸附性能的影响，并对所得活性炭的比表面积和微孔结构进行了初步探讨。结果表明：在炭化温度为700℃、碱/炭质量比为4、活化温度为900℃、活化时间为1h时可制表面积为2610m^2/g的高比表面积活性炭，其碘吸附值为2300mg/g、亚甲基基蓝值为570mg/g，均为普通活性炭的2-3倍。