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蜂窩活性炭的制造和改性方法

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2017-07-12

　　將活性炭原材料通過用各種濃度的H 3 PO 4 ，ZnCl 2和CaCl 2水溶液l來化學活化來制備具有不同質構特性的蜂窩活性炭。獲得的吸附劑通過在77K下的N 2吸附表征，并且在273K和1巴的體積吸附設備中測量其二氧化碳吸附能力。實驗吸附等溫線擬合，相關系數為0.999。在最高壓力(2.627-5.756 mmol·g -1 )下的吸附容量的最大實驗值在兩個模型中的計算數據之間。

　　多孔材料蜂窩活性炭在環境和催化應用中對于基于吸附的工藝已變得非常重要。最常用的吸附劑是活性炭和沸石，柱狀粘土，介孔二氧化硅等材料。 活性炭基材料是眾所周知的，在工業規模上廣泛應用于吸附劑，電極，纖維，納米管，整料，催化劑和/或催化載體。在活性炭存在的許多結構形式中，蜂窩活性炭已經越來越受到氣相吸附的興趣，因為對傳質擴散的限制低，填充床中產生的低壓降及其高的機械和耐化學性。這是其在氣體吸附應用中的主要原因，如甲烷，氫氣和二氧化碳捕獲和儲存，這在能源和環境方面是重要的問題。

　　這項工作旨在通過化學活化與不同濃度的H 3 PO 4 ，ZnCl 2和CaCl 2水溶液化后獲得的273 K和1 Bar的CO 2在蜂窩活性炭上的吸附效果。在現有的理論吸附模型中，選擇擬合CO 2吸附實驗數據。基于對第一層吸附分子具有更強的吸附能量的假設，對于進一步吸附的層需要更高的壓力。其優點在壓力接近零和無限值時預測正確的吸附極限，從而減少實驗數據與吸附平衡計算值之間的偏差誤差。該模型來自潛在的理論，并假設準高斯能量分布，其中大多數吸附位點的吸附能量比峰值吸附能量小。

　　活性炭結構的制備通常需要額外的結合組分，以確保在壓力聚集期間更好的顆粒粘附以獲得更高的機械阻力。然而，結合組分可以在所得材料中產生孔隙率的顯著降低。由于這個原因，在這項工作中制備蜂窩活性炭沒有任何粘合劑材料。用于制備沒有結合材料的整體活性炭的常規方法是基于使用可與木質纖維素前體相互作用的活化劑，產生脫水反應以及生物聚合物分子的降解和縮合，成為能夠產生顆粒附聚的物質在固體的壓力處理。

　　浸漬步驟通過將顆粒狀活性炭固體前體加入到氯化鈣，氯化鋅或磷酸溶液中進行。在具有過量液體溶液的這些處理中，通過化學轉化并存在于溶液中的存在于溶液中的部分有機產物可以在加熱期間通過溶劑的部分蒸發濃縮，導致一些與塔里產物相似的結合特性，因此成為一種有約束力的組成部分。以這種方式，浸漬的前體材料由于化學處理而顯示漿狀樣的結構和塑性行為，這有助于在施加壓力時制備整料，導致顆粒間空間的顯著減少，并且因此顯著地一致最終材料。由此獲得的整料結構在熱處理和洗滌的后續步驟中是穩定的。

　　通過用H 3 PO 4 ，ZnCl 2和CaCl 2水溶液浸漬制備的活性炭上的273K下的二氧化碳吸附結果表明，這些活性炭對CO 2捕獲是有趣的。吸附實驗數據相關系數分別為0.998和0.999。所獲得的表面積值高達1700m 2 ·g -1 ，總孔容積高達0.64cm 3·g -1 ，對應于用氯化鈣活化的活性炭整體樣品。對理論模型的數據擬合可以得出結論，蜂窩活性炭上的二氧化碳吸附與吸附材料的表面異質性有關，數據更好地被Tóth模型重現。獲得的活性炭可以吸附在1巴和273K下的二氧化碳為5.8mmolCO 2 g -1 。

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