文冠果加工剩余物活性炭的制备及对VOC吸附性能研究

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活性炭是一种具有很强吸附性能的、庞大比表面积的、丰富微孔结构的环保型碳质材料,现在已广泛应用于农业、工业和环境保护等各项领域。文冠果在我国北方资源丰富,可用于制备生物柴油,但是文冠果加工剩余物(文冠果壳和文冠果制油剩余物)却没能得到较好利用。本论文以两种文冠果加工剩余物为原料,选用氯化锌溶液为活化剂,在氮气保护下制备活性炭,并进一步研究两种活性炭吸附室内VOC气体的能力。本论文通过氯化锌浓度、浸渍比、炭化温度、炭化时间、活化温度,活化时间等工艺条件对亚甲基蓝和碘的吸附性能的影响,确定了文冠果壳活性炭和文冠果制油剩余物活性炭的最佳工艺参数,并采用了SEM、吸附脱附等温线、BET理论和BJH理论对文冠果壳活性炭和文冠果制油剩余物活性炭的微观结构进行分析。考察了吸附温度和吸附时间对活性炭吸附VOC(甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气)饱和气体的影响,进一步确定了吸附VOC动力学模型。本论文的主要研究结果如下:1.研究了制备工艺条件对文冠果壳活性炭的吸附性能的影响,研究结果显示:文冠果壳活性炭最佳制备工艺条件为氯化锌浓度60%、浸渍比2:1、炭化温度250℃、炭化时间3h、活化温度600℃,活化时间60min,此时对亚甲基蓝和碘的吸附量为368.69mg/g和1584.96mg/g。2.通过表征和相关计算对文冠果壳活性炭的微观结构分析表明:文冠果壳活性炭吸附脱附等温线符合Ⅰ型等温线,且存在丰富的微孔和中孔结构;BET比表面积为1455.233m2/g,微孔约占90%,中孔约占10%。3.研究了吸附条件对文冠果壳活性炭吸附VOC饱和气体的影响,研究表明:文冠果壳活性炭对VOC的吸附量随吸附温度的升高而降低;文冠果壳活性炭对VOC(甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气)最大吸附量分别为366mg/g、1744mg/g、1964mg/g、1878mg/g和134.725mg/g;文冠果壳活性炭吸附VOC符合Lagergren准二级动力学模型。4.研究了制备工艺条件对文冠果制油剩余物活性炭的吸附性能的影响,研究结果显示:文冠果制油剩余物活性炭最佳制备工艺条件为氯化锌浓度60%、浸渍比2:1、炭化温度250℃、炭化时间3h、活化温度600℃,活化时间60min,此时对亚甲基蓝和碘的吸附量为258.425mg/g和1014.1mg/g。5.通过表征和相关计算对文冠果制油剩余物活性炭的微观结构分析表明:文冠果制油剩余物活性炭吸附脱附等温线符合Ⅰ型等温线,存在丰富的微孔和中孔结构;BET比表面积为676.250m2/g,微孔约占80%,中孔约占20%。6.研究了吸附条件对文冠果制油剩余物活性炭吸附VOC饱和气体的影响,研究表明:文冠果制油剩余物活性炭对VOC的吸附量随吸附温度的升高而降低;文冠果制油剩余物活性炭对VOC(甲醛、苯、甲苯、二甲苯和氨气)最大吸附量分别为173mg/g、1388mg/g、1642mg/g、1556mg/g和81.175mg/g;文冠果制油剩余物活性炭吸附VOC符合Lagergren准二级动力学模型。7.对比分析了两种加工剩余物活性炭的结构和吸附性能差别,分析表明:文冠果壳活性炭的BET比表面积更大而且平均孔径更小,但是文冠果制油剩余物活性炭的中孔比率更高一些;文冠果壳活性炭对亚甲基蓝、碘和VOC的吸附量更高,但是对大分子吸附质的吸附优势并不十分明显。
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