芦竹为原料制备活性炭的可行性分析与技术难点
2018-02-02 14:07:06   来源:

众所周知,活性炭是一种优良的吸附材料,对多数污染物均具有很好的吸附性能,是一种广谱的吸附剂,其选择性较差。其孔结构中孔径尺寸和数量直接影响用途和吸附效果。中孔活性炭因具有较大的孔径结构,更适合应用于发酵液纯化和大分子污染物的吸附;微孔活性炭因具有巨大的比表面积和较小的孔径结构,更适于作为电容器电极材料及甲醛、天然气等小分子的吸附材料;表面官能团含量较多的活性炭更适合于对金属离子的吸附。为了达到去除特定污染物的目的,需对活性炭孔径结构和表面化学性质进行调控。对活性炭的孔结构和表面化学性质进行定向调控,一方面有助于丰富和完善活性炭理论体系,另一方面也有助于拓展活性炭的专业应用范围。之前关于活性炭的研究多集中于制造方法的开发,今后,活性炭孔径结构及表面化学性质定向调控制备新型功能活性炭吸附材料,将成为研究的热点。

活性炭几乎可以用任何含炭材料来制造,由于煤炭资源储量丰富、便宜易得,在相当长的一段时期内,煤炭资源是我国制备活性炭的主要原料。随着能源危机的加剧和生态意识的提高,人们认识到生物质类秸秆这种可再生资源在未来经济发展中的地位。生物质类资源成本低廉,灰分含量低,具备有利的天然结构,易于形成发达的微孔,是制备活性炭的优良材料,是今后环境友好材料新技术应用的发展方向,值得进行深入研究。越来越多的研究者选用生物质类可再生资源为原料制备活性炭,目前以生物质类作为原料制活性炭的理论研究相对较少且不深入,在活化剂作用下的碳化活化和成孔机理、制备工艺的影响因素、微孔介孔和大孔在制备中所需条件的差异性以及活性炭的功能化应用等都缺少深入系统的基础理论研究,这极大地限制了其在活性炭制备方面的推广和应用。

湿地,被称为“地球之肾”,其覆盖地球表面仅有6%,却为地球上20%的己知物种提供了生存环境,具有不可替代的生态功能,是重要的生态系统,也是珍贵的自然资源。因此,山东省政府高度重视并切实加强湿地保护与恢复工作,在政府的支持下,山东省把微山湖边沿非基本农田耕地,全部“退耕还湿”,打造南水北调沿线生态屏障。作为一种湿地植物,芦竹对水质具有良好的净化能力,且种植费用低,利于维护,近年来微山湖区已先后栽植芦竹10万多亩,每年的产量巨大。目前芦竹除了在造纸工业上有一定的应用外,在其他方面的应用还没有得到大面积的推广,造成了资源浪费。

以芦竹为原料,焦磷酸为活化剂制备活性炭。 利用资源丰富的芦竹为原料制备活性炭可为芦竹的利用寻找到一个合理的出路,有效实现其资源化、高值化和商品化;不仅能节约煤炭资源,也降低了制备活性炭的成本,具有非常重要的现实意义。随着水污染问题的日益严重,有效地治理水污染成为目前面临的最重要问题。针对水体中污染物的复杂性,对活性炭吸附性能提出了更高的要求,活性炭性质调控及其应用研究己成为当今活性炭材料研究的前沿和热点之一,根据不同吸附质的特点自由选择制备活性炭吸附剂的条件及改性方法。

应用于污水处理的活性炭产品的研制开发和应用,关键在于制备出孔径和表面化学性质可控的,对目标污染物吸附具有选择性的高效活性炭产品,其技术难点在于如何在优化制备高效活性炭工艺的同时,降低生产成品、简化生产工艺,这需要解决以下技术关键:

1、以芦竹为原料,焦磷酸为活化剂,制备活性炭,分别优化普通加热方式下和微波加热方式下制备活性炭的工艺参数,确定最佳工艺条件。
2、明确活性炭孔径结构和表面化学性质和吸附性能与加热方式、活化剂种类、剂料比、活化条件等工艺参数之间的关系,为活性炭的研制开发及在污水处理方面的奠定理论依据。
3、探索出经济、合理、可行的改性方法,提高芦竹活性炭对目标污染物的选择性,明确改性芦竹活性炭的结构性能与吸附质效果之间的关系,确定吸附作用机理。

 

化学慧定制合成事业部摘录

 

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