來源：韓研活性炭網(wǎng) 作者：韓研活性炭網(wǎng) 2018-01-17
羽毛怎么制造活性炭，我們試圖用羽毛來生產(chǎn)活性炭。將水溶性甲階酚醛樹脂進(jìn)行雜交以防止羽毛的液化并控制炭化程度。瀝青和焦炭，石油和煤的重餾分分別是獲得各種碳，如炭黑，碳纖維和活性炭的兩大主要原料。它們的碳化行為和所得到的碳的性質(zhì)已被廣泛研究。然而，由于儲量有限，石油價格上漲，這種碳資源是不可持續(xù)的。
羽毛的結(jié)構(gòu)，可以假定為短中空纖維的集合體。由此，羽毛具有優(yōu)異的強(qiáng)度-重量比以及大的表面積。對于活性炭的生產(chǎn)，如果在碳化過程中可以保留其結(jié)構(gòu)特征，那么羽毛的空心結(jié)構(gòu)將是有利的。關(guān)于中空結(jié)構(gòu)，然而，考慮到其運(yùn)行成本，用于日常廢水系統(tǒng)似乎是困難的。相反，如果羽毛能夠在保持其中空結(jié)構(gòu)的同時被碳化，所獲得的碳將在一定程度上功能化。
酚醛樹脂改性羽毛的共碳化
為了生產(chǎn)含活性炭吸附劑，如果在碳化過程中可以保留其結(jié)構(gòu)特征，那么羽毛的中空結(jié)構(gòu)將是有利的。然而，在超過180 °C的熱壓水處理過程中，羽毛易于水熱分解并溶解于水中。因此，從熱固化的觀點(diǎn)來看，改變羽毛的熱特性是必要的。在這項(xiàng)研究中，我們已經(jīng)將水溶性甲階酚醛樹脂與羽毛混合。
圖1顯示了未處理對照羽毛廢料和在800 ℃ 熱處理后獲得的混合活性炭的各個方面。可以看出，在干燥基底上，酚醛樹脂F(xiàn)1Ph1與酚醛樹脂以1：1的質(zhì)量比混合酚醛樹脂即使埋入倒鉤也幾乎完全保持羽毛倒鉤的形狀在酚醛樹脂基活性炭中。相反，沒有雜化酚醛樹脂，羽毛倒鉤完全融化(見圖1(d))。
圖1。在800 ℃ 熱處理后得到的原料和方法：a)在不銹鋼反應(yīng)器中引發(fā)羽毛，b)由羽毛和酚醛樹脂以1：1的質(zhì)量比(F1Ph1) c)羽毛活性炭。
從酚醛樹脂改性的羽毛生產(chǎn)活性炭
纖維素化合物常常用作生產(chǎn)飲用水和/或廢水控制系統(tǒng)的活性炭起始原料。這些材料被分類為非石墨化碳前體。因此，從蘆葦草(CEL)提取的纖維素化合物比石墨化碳顯示出更小的P1和晶體。非石墨化碳將傾向于轉(zhuǎn)化成富含無定形碳域的活性炭，活性氣體例如水蒸氣或CO 2，可以容易地?cái)U(kuò)散。因此，非石墨化碳對于活性炭生產(chǎn)非常有吸引力，以確保與活化氣體的有效反應(yīng)，導(dǎo)致具有大吸附容量的多孔結(jié)構(gòu)。活性炭材料與BET表面積超過1000V 米2 /克可從木質(zhì)生物質(zhì)容易地制造 。但是如果原料P1太小，其碳化前就會發(fā)生液化，因此原有的木質(zhì)生物質(zhì)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)或羽毛的中空纖維結(jié)構(gòu)等原有結(jié)構(gòu)將被破壞。
當(dāng)混合炭的結(jié)構(gòu)參數(shù)與CEL的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行比較，盡管P1值略有差異，但它們的微晶尺寸分散在相似的范圍內(nèi)。在800 ℃下制備的F1Ph1混合活性炭用水蒸氣活化，測量其表面性質(zhì)。在相同的活化水平(約60%)下，基于F1Ph1的活性炭的BET表面積和碘吸附容量是羽毛基活性炭的1.7-1.8倍。活性炭的產(chǎn)量被定義為活化之前活性炭相對于木炭質(zhì)量的相對質(zhì)量。但是，BET表面積沒有達(dá)到1000 米2/克級別。如果激活更深，則BET表面積可能增加到該水平，從而犧牲活性炭的產(chǎn)量。相反，最可能發(fā)生部分液化，導(dǎo)致羽毛中空纖維結(jié)構(gòu)的破壞，并降低活化過程所需的反應(yīng)表面。當(dāng)我們專注于確定AC的應(yīng)用領(lǐng)域的平均孔徑時，可以看出基于F1Ph1的活性炭的值與基于木質(zhì)生物質(zhì)的活性炭的值相當(dāng)，這意味著基于F1Ph1的活性炭可以用于消除飲用水和廢水中的污染物。
為了擴(kuò)大羽毛廢物的利用，嘗試了活性炭的生產(chǎn)。將水溶性酚醛樹脂雜交以防止羽毛液化，并控制木炭的石墨化程度。通過羽毛與酚醛樹脂的共炭化作用，雜化能夠有效提高木炭的產(chǎn)率，防止液化，促進(jìn)炭化。另外，雜交可以將木炭的石墨化程度提高到適于生產(chǎn)活性炭的范圍。混合炭基活性炭的BET表面積和碘吸附容量比相似的活化水平的羽毛基活性炭提高了1.7-1.8倍。
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