实验阐述磷酸法制木质颗粒活性炭工艺条件

    活性炭是一种优良的吸附剂，按颗粒大小分颗粒活性炭(GAC)和粉末活性炭(PAC)，目前广泛用颗粒活性炭去除水中臭味，天然和合成的有机物以及微污染物质。
    颗粒活性炭主要采用两种活化手段，一种是化学法，一种是物理法。化学法是用氯化锌或磷酸等化学品为活化剂，针对的原料主要为木屑；物理法是选用水蒸气或二氧化碳等为活化剂，针对的原料为煤、木材、果壳等。
    “椰岛”水处理公司对磷酸木屑混化料进行低温加热,利用其自身热解过程中产生的焦油作为粘结剂,制得强度较高的颗粒活性炭。本课题对磷酸制备颗粒活性炭的工艺条件、塑化机理等进行了研究,为制备高强度颗粒活性炭提供了科学数据与理论依据。 以杉木屑为原料、H3PO4为活化剂,采用单因素分析和正交实验设计法,探讨了影响颗粒活性炭孔隙结构和碘吸附值、亚甲基蓝及强度的各种制备因素,确定了磷酸制备颗粒活性炭的佳工艺条件:磷酸浓度为70 %,浸渍比为180%,捏合温度为170℃,捏合时间为60min,活化温度为350℃,活化时间为210min。所制得颗粒活性炭碘吸附值为1020.04mg/g,亚甲基蓝吸附值为225mg/g,强度为88.73%,BET比表面积为1486.48m2/g。
    实验结果表明:浸渍比和炭活化温度对颗粒活性炭吸附性能的影响比较大,而捏合温度与浸渍比对颗粒活性炭强度的影响比较大。 由于颗粒活性炭的强度随着浸渍比的提高呈下降的趋势,且下降的幅度较大,因此提出利用复合活化剂方法制备颗粒活性炭。
    实验结果表明:利用复合活化剂可以降低磷酸与木屑的浸渍比,从而提高颗粒活性炭的强度。同时复合活化剂可以提高颗粒活性炭吸附性能。因此利用此方法可以制得吸附性能好、强度高的颗粒活性炭。对上述所制备的颗粒活性炭,采用比表面积和孔径分布测定仪,在77K下测定其N2吸附-脱附等温线,通过BET方程和BJH法计算其比表面积和孔径分布;并采用扫描电子显微镜和傅立叶转换红外光谱对其形貌特征及化学官能团进行了表征。
    终结果表明:利用复合活化剂制得的颗粒活性炭的比表面积比单一活化剂磷酸制得的颗粒活性炭高,且以微孔为主。不同的复合活化剂可使炭化物表面官能团及其组成结构产生变化,影响颗粒活性炭的吸附性能。扫描电子显微镜观察可知,单一磷酸活化剂活化和复合活化剂活化对产品的外观形貌有着较明显的影响。
   

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