论文部分内容阅读
将活性炭以一定的方法固定在硅藻土基多孔陶瓷上制得活性炭功能陶瓷,该功能陶瓷具备大多数多孔陶瓷所具有的性能优点,还具有活性炭的高比表面、高吸附特性,同时克服了活性炭回收困难、成本高的缺点,是一种具有多功能及广泛应用前景的创新复合材料。试验以硅藻土基多孔陶瓷为载体,分别以酚醛树脂、煤沥青为炭的前驱体原料,探索制备活性炭多功能陶瓷材料的配方、工艺。探讨了硅藻土等原料、添加剂、烧结制度对多孔陶瓷基体的性能影响;系统阐述了酚醛树脂、煤沥青的负载、预处理、炭化对材料性能的影响;并重点讨论了KOH、ZnCl2、H3PO4等活化剂不同活化工艺对活性炭多功能陶瓷材料性能的影响。通过碘吸附测试,测试了活性炭多功能陶瓷的吸附性能,最后采用BET、SEM等测试分析手段表征样品的微观结构与形貌。实验证实了未煅烧硅藻土是制备多孔陶瓷基体的理想原料,造孔剂的加入可显著提高多孔陶瓷基体的气孔率,其最佳加入量确定为5%;较佳的烧结制度为:烧结温度800℃,烧结速度200℃/h,保温时间60min,制备的多孔陶瓷气孔率为55.99%,体积密度为1.03g/cm3,抗折强度8.02MPa。以酚醛树脂为活性炭前驱体时,酚醛树脂的浸渍、固化、炭化工艺条件十分重要,实验得出的较佳工艺是:真空条件下吸附两次,每次为两小时,固化温度为150℃,固化时间为30min;炭化温度为600℃;不同活化剂的作用效果不同和最佳工艺各不相同,对KOH而言,较佳的活化工艺是:KOH浓度为25%,活化温度为700℃,活化时间为90min。较佳ZnCl2活化工艺是:ZnCl2的浓度为20%,活化温度为800℃,活化时间为90min。较佳H3PO4活化工艺是:H3PO4的浓度为40%,活化温度为400℃,活化时间为150min。三种活化剂相比较,ZnCl2的活化效果要稍好于KOH和H3PO4,可制得碘吸附值为212.99mg/g,比表面积为97.613m2/g的活性炭功能陶瓷。以煤沥青为活性炭前驱体时,煤沥青浸渍温度是150℃,浸渍时间是30min;最佳的预氧化工艺为:升温速度150℃/h,在420℃保温60min;最佳的炭化工艺为:升温速度200℃/h,在700℃,保温60min。较佳KOH活化工艺是:KOH的浓度为20%,活化温度为800℃,活化时间为60min。较佳ZnCl2活化工艺是:ZnCl2的浓度为35%,活化温度为850℃,活化时间为60min。较佳H3PO4活化工艺是:H3PO4的浓度为20%,活化温度为500℃,活化时间为60min。三种活化剂相比,H3PO4的活化效果最好,此时可将活性炭功能陶瓷的碘吸附值由43.81mg/g提高到173.1mg/g,比表面积达到87.548m2/g,碳含量为20.17%。