蜂窩活性炭的制造和改性方法

　　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(xué)活化來制備具有不同質(zhì)構(gòu)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(shè)備中測(cè)量其二氧化碳吸附能力。 實(shí)驗(yàn)吸附等溫線擬合，相關(guān)系數(shù)為0.999。 在壓力(2.627-5.756 mmol·g -1 )下的吸附容量的實(shí)驗(yàn)值在兩個(gè)模型中的計(jì)算數(shù)據(jù)之間。

　　多孔材料蜂窩活性炭在環(huán)境和催化應(yīng)用中對(duì)于基于吸附的工藝已變得非常重要。 的吸附劑是活性炭和沸石，柱狀粘土，介孔二氧化硅等材料。 活性炭基材料是的，在工業(yè)規(guī)模上廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)形式中，蜂窩活性炭已經(jīng)越來越受到氣相吸附的興趣，因?yàn)閷?duì)傳質(zhì)擴(kuò)散的限制低，填充床中產(chǎn)生的低壓降及其高的機(jī)械和耐化學(xué)性。 這是其在氣體吸附應(yīng)用中的主要原因，如甲烷，氫氣和二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存，這在能源和環(huán)境方面是重要的問題。

　　這項(xiàng)工作旨在通過化學(xué)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(xiàn)有的理論吸附模型中，選擇擬合CO 2吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 基于對(duì)層吸附分子具有更強(qiáng)的吸附能量的假設(shè)，對(duì)于進(jìn)一步吸附的層需要更高的壓力。其優(yōu)點(diǎn)在壓力接近零和無限值時(shí)預(yù)測(cè)正確的吸附極限，從而減少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與吸附平衡計(jì)算值之間的偏差誤差。 該模型來自潛在的理論，并假設(shè)準(zhǔn)高斯能量分布，其中大多數(shù)吸附位點(diǎn)的吸附能量比峰值吸附能量小。

　　活性炭結(jié)構(gòu)的制備通常需要額外的結(jié)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(jī)械阻力。 然而，結(jié)合組分可以在所得材料中產(chǎn)生孔隙率的顯著降低。 由于這個(gè)原因，在這項(xiàng)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(jié)合材料的整體活性炭的常規(guī)方法是基于使用可與木質(zhì)纖維素前體相互作用的活化劑，產(chǎn)生脫水反應(yīng)以及生物聚合物分子的降解和縮合，成為能夠產(chǎn)生顆粒附聚的物質(zhì)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(jìn)行。 在具有過量液體溶液的這些處理中，通過化學(xué)轉(zhuǎn)化并存在于溶液中的存在于溶液中的部分有機(jī)產(chǎn)物可以在加熱期間通過溶劑的部分蒸發(fā)濃縮，導(dǎo)致一些與塔里產(chǎn)物相似的結(jié)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(xué)處理而顯示漿狀樣的結(jié)構(gòu)和塑性行為，這有助于在施加壓力時(shí)制備整料，導(dǎo)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(jié)構(gòu)在熱處理和洗滌的后續(xù)步驟中是穩(wěn)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(jié)果表明，這些活性炭對(duì)CO 2捕獲是有趣的。 吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)分別為0.998和0.999。 所獲得的表面積值高達(dá)1700m 2 ·g -1 ，總孔容積高達(dá)0.64cm 3·g -1 ，對(duì)應(yīng)于用氯化鈣活化的活性炭整體樣品。 對(duì)理論模型的數(shù)據(jù)擬合可以得出結(jié)論，蜂窩活性炭上的二氧化碳吸附與吸附材料的表面異質(zhì)性有關(guān)，數(shù)據(jù)更好地被Tóth模型重現(xiàn)。 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 。